纳米SnO2的制备及电化学性质VIP免费

第27卷第3期2OO6年5月吉首大学学报(自然科学版)JournalofJishouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．27No．3Mav．2OO6文章编号：1007—2985(2006)03—0106—04纳米SnO2的制备及电化学性质肖卓炳，刘文萍，麻明友，陈上(吉首大学化学化工学院，湖南吉首416000)摘要：以无机盐为前体，采用溶胶一凝胶法制备了纳米sn粉体．用TG—DTA，XRD，SEM等对sn粉末进行了表征，结果表明，采用该法经500oC热处理得到的sn超细粉具有良好的四方结构，粒径分布均匀，平均粒径在92Bin左右，将该法制得的Sn超细粉作为锂离子电池负极材料，可逆容量高达687mAh·g～，而且嵌脱锂电压低(0．2～0．5V)，是一种很有潜力的锂离子电池负极材料，关键词：Sn02；纳米材料；溶胶一凝胶法；锂离子电池；电化学性质；负极中图分类号：0481．4；TM912．9文献标识码：BSn0，是一种宽能带半导体，现已广泛用作有机化合物的氧化催化剂以及固态气敏传感器【1-2J．最近，文献报道了多种锡氧化物基化合物作为取代碳负极的锂离子电池负极材料l3j．这些化合物中所发生的电化学反应并不是锂插入到主体结构中．大多数最近研究认为，对于无定形和晶型氧化锡块状样品，首先发生分解反应形成网状结构的Li20和分散在其中的金属锡，然后形成Li～sn合金，因此在相对锂较低的电位下可以获得800mAh·g的容量．而且，这些锡氧化物对空气和通用的电解质很稳定．尽管具有优良的电化学性能，不同的作者已经指出，只有锡氧化物的纳米晶才是有效的锡基负极材料，粒子的增大显著地降低了它们的可逆容量．考虑到材料的形貌影响了n扩散过程中的不同路径，从而严重的影响了电极材料的容量；同时纳米结构材料不仅是一个研究Li插入反应的良好的模型体系，而且也是某些特殊锂离子电池体系(如微电池)中十分具有前景的材料，本文以无机盐为前体，采用溶胶一凝胶法制备了纳米Sno2材料，用XRD、扫描电镜和热分析等对其进行了表征．对纳米Sn02作为锂离子电池负极材料的电化学性质也进行了详细的研究．1实验部分1．1材料的制备以SnCL·5H20(分析纯)为原料溶解在浓HC1中，控制反应温度在45℃，在不断搅拌下滴加NH3·H20(分析纯)溶液，维持pH值为3，并持续搅拌，至反应完成，形成白色沉淀．将白色沉淀的母液在室温静止陈化lh后，用快速定性滤纸进行真空抽滤，所得滤饼先后用蒸馏水和酒精洗涤数次，取上层清液用AgN03检测，如果没有白色沉淀生成，表示洗涤完全．洗涤后所得滤饼置于烘箱，在80℃下干燥，干燥18h得白色前驱体，再于坩埚电阻炉中在500oC下焙烧3h制得Sn02纳米粉末．收稿日期：2006—03—25基金项目：湖南省自然科学基金资助项目(OJJY6005)；湖南省教育厅科学研究项目(02C308)作者简介：肖卓炳(1962一)，男，湖南省沅江市人，吉首大学化学化工学院副教授，主要从事无机非金属材料及应用电化学研究．维普资讯http://www.cqvip.com第3期肖卓炳，等：纳米Sn的制备及电化学性质1071．2材料的表征为了研究前驱体的热分解行为和合适的热处理温度，在TGA—SDTA851e热分析系统(梅特勒一托利多公司)上25～800oC内氩气气氛中以5~C／rain的速率进行了差热和热重分析．x一射线衍射在日本RigakuD／nlex—ray衍射仪上测试．cu靶，操作电压40kV，电流100mA．采用JEOL公司的JSM一5600LVScanningElectronMicroscope(SEM)在20kV下对样品的表面形貌进行观察．1．3测试电池的制作为了研究以纳米snO2为负极材料的锂二次电池的电化学性质，在充满氩气的手套箱中制作了常规的扣式电池(以金属锂为正极，1tool·LLiPF6的EC—DMC(体积比为1：1)为电解液)样品经研磨后与导电剂乙炔黑、粘接剂PVDF按质量百分比80：10：10混合后溶于NMP中形成浆料，均匀涂布于铜箔上，形成负极片．经5t／cm的压力压紧后于120oC真空干燥12h，备用．电极中活性物质的重量控制在2～6mg·cm～，所有电极组成均指质量百分含量，而电极的容量根据活性物质(不包括导电剂和粘接剂)来计算．1．4电化学测试不同截止电压和恒定电流下的循环测试在BS9300二次电池性能检测装置(中国广州擎天实业有限公司)上进行．放电和充电之间的搁置时间均为30min．电池的放电和充电分别指锂嵌入和脱出二氧化锡电极．截止...