论文摘要
二氧化锡，一种典型的n型半导体材料，以其独特的物理化学性能，吸引了锂离子电池和气体传感领域的众多研究者。由于它拥有较高的能量密度，较低的成本以及良好的稳定性，它被推荐为代替碳材料的未来最有前景的锂电负极材料。然而，在循环过程中，材料的体积会发生剧烈的变化（约358%），导致结构损坏，循环性能下降，这就是阻碍其实际应用的瓶颈。在气体传感领域它的灵敏度和响应速率等参数还待进一步提高。研究结果表明，材料的性能极大的取决于其结构和形貌。本文针对锂离子电池和气体传感器不同的特点和需求，制备了三种新型二氧化锡纳米结构，并研究了其锂电或气敏性能。在第二章中，我们采用共沉淀和之后退火的方法制备了单层二氧化锡纳米空心球。可以通过调节温度来控制制备单层和多层二氧化锡颗粒排列的空心球结构。结果表明单层空心球的气敏性能比多层结构有明显提高。在实验条件下，对100ppm的乙醇的灵敏度高达51，我们认为性能提高应归因于单层结构的增强的耗尽效应。总体上讲，我们的结果提出了一个提高气敏性能的新方法：单层排列空心结构。第三章中，我们制备了二氧化锡介孔实心球。这种方法简单价廉，可以放大生产。这些多孔小球是由5nm的小颗粒堆积而成的。把这种材料作为锂电的负极活性材料，它呈现极其优秀的性能。在200mA g-1的电流密度下循环50次，仍能保持761mA hg-1的可逆容量。值得一提的是，即使在2A g-1的高电流密度下循环50次，它仍能维持480mA hg-1的可逆容量。本文研究了这种结构自组装过程的机理，以及锂电性能得到大幅提高的原因。第四章我们报道了三维二氧化锡纳米空心花状结构的合成及性能。扫描电镜和透射电镜结果表明，空心结构是由很多小纳米片排列而成。文中研究了温度和反应时间对材料结构形貌的影响。这种多孔空心结构既适合作为锂电的负极材料，又是气体传感的良好活性材料。初步的电化学测试表明，它不仅循环性能好，比容量高，而且可以快速充电。此外，它的气敏性能很优异，有很好的应用前景。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 选题背景1.2 锂离子电池1.2.1 锂离子电池的组成、工作原理和特点1.2.2 纳米技术在锂离子电池活性材料中的应用1.2.3 锂离子电池的正极活性材料1.2.4 锂离子电池的负极活性材料2在锂离子电池中的应用'>1.2.5 SnO2在锂离子电池中的应用1.3 气体传感器1.3.1 气体传感器的分类和基本原理1.3.2 纳米技术在半导体式气体传感器中应用2在气体传感器中的应用'>1.3.3 SnO2在气体传感器中的应用1.4 选题的意义和研究内容1.4.1 选题意义1.4.2 选题内容2纳米空心球的制备及气敏性能研究'>第2章 单层 SnO2纳米空心球的制备及气敏性能研究2.1 前言2.2 实验部分2.2.1 试验试剂2纳米空心球的制备'>2.2.2 SnO2纳米空心球的制备2纳米空心球的形貌和结构表征'>2.2.3 SnO2纳米空心球的形貌和结构表征2.2.4 气体传感器的制备及测试2.3 试验结果与讨论2.3.1 碳微米球的形貌表征2空心球的物相组成（XRD）分析'>2.3.2 三种 SnO2空心球的物相组成（XRD）分析2空心球的形貌和结构分析'>2.3.3 三种 SnO2空心球的形貌和结构分析2纳米空心球的合成机理'>2.3.4 SnO2纳米空心球的合成机理2.3.5 空心球的气体敏感性能研究2.5 本章小结2实心球及其在锂离子电池方面的应用研究'>第3章 绿色化学法制备介孔 SnO2实心球及其在锂离子电池方面的应用研究3.1 前言3.2 实验部分3.2.1 试验试剂2介孔实心球的制备步骤'>3.2.2 SnO2介孔实心球的制备步骤3.2.3 电极的制备及电池的组装3.2.4 制备各个样品的形貌和结构表征3.3 实验结果和讨论2小球的 SEM 和 TEM 表征'>3.3.1 未退火的初始 SnO2小球的 SEM 和 TEM 表征2实心小球的 SEM 和 TEM 表征'>3.3.2 退火后介孔 SnO2实心小球的 SEM 和 TEM 表征2实心小球的晶体结构和比表面表征'>3.3.3 退火后介孔 SnO2实心小球的晶体结构和比表面表征2实心小球的锂电性能'>3.3.4 退火后介孔 SnO2实心小球的锂电性能3.4 本章小结2空心纳米花的制备及其锂离子电池、气体敏感性能研究'>第4章 三维 SnO2空心纳米花的制备及其锂离子电池、气体敏感性能研究4.1 前言4.2 实验部分4.2.1 试验试剂2空心纳米花的制备步骤'>4.2.2 SnO2空心纳米花的制备步骤4.2.3 制备各个样品的形貌和结构表征2空心纳米花的锂电性能和气敏性能表征'>4.2.4 SnO2空心纳米花的锂电性能和气敏性能表征4.3 试验结果与讨论4.3.1 不同温度反应两个小时样品的 SEM 表征4.3.2 120 度反应不同时间的样品的 TEM 和 XRD 表征2空心纳米花的生长机理'>4.3.3 SnO2空心纳米花的生长机理2空心纳米花的形貌和结构'>4.3.4 SnO2空心纳米花的形貌和结构2空心纳米花在锂离子电池中的应用'>4.3.5 SnO2空心纳米花在锂离子电池中的应用2空心纳米花在气体传感器中的应用'>4.3.6 SnO2空心纳米花在气体传感器中的应用4.4 本章小结结论参考文献致谢附录 A （攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录）
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