SnO 2纳米颗粒在碳冷冻凝胶中经硫酸亚锡的热分解后均匀掺入其储锂性能的提高.doc

,化疗/若能和化学计量学国家重点实验室,湖南大学,长沙410082,,华盛顿大学,西雅图,华盛顿州98195,美国2012年12月30日完成,2013年1月28日完成修订,2013年2月11日发表于网上关键字:锡氧化物;碳冷冻凝胶;锂离子电池;热分解摘要:由于他们的优良性能和丰富的资源,碳材料是用于各种领域,例如:超级电容器[1-6],燃料电池汽车[7],锂离子电池(LIBs)(8-14],催化剂载体[15],[16]和导电材料。尤其是在能源领域碳材料备受关注,最近几年,被广泛使用和发展(17、18)。例如:碳纳米管和石墨烯已被许多研究人员调查各种能源相关应用程序(8,19——24)。高度多孔碳,俗称碳气凝胶(CAs)s)自1989年首次被Pekala合成后被广泛的研究调查。s制备基于超临界干燥和冻结分别干燥。在活性炭方面提供了更多的优势或福利。例如,天然生物质可调多孔结构,包括更好的孔径、孔隙率、比表面积,更好的电子传导通路,更优越的机械稳定性。s提供控制杂质和调整大部分表面化学的能力。到目前为止,s关注的方面是他们的合成方法、结构和属性特征,以及他们的应用程序在储能、超级电容器等要求电池具有高能量密度的电子产品。虽然石墨烯有可能承载更多的Li+具有比容量达到形成众所周知,碳是一种典型的阳极材料为LIB文件包括中间相碳微珠和钴酸锂的然而,碳的理论比容量仅为约372毫安小时/克,它滞后于迅速先进的需求背后。LiC6两侧的化合物高达744毫安H/G[38],石墨烯的合成是费时和昂贵,因此很难为普遍存在的工业应用[39,40]。相反,完工可有效地与相对低成本制备在大规模。的是具有大的比表面积的高度多孔。这些特性是有帮助的两个电子和Li+的转移,从而产生较高的速率的能力。然而,S的能量密度,因为其相对密度低的明显下降。因此,S的具体能力材料LIBs的意义重大。人们努力提高Li+的插入性的完工基材料。S-硅复合材料制备通过简单地添加Si纳米颗粒的水间苯二酚反相乳液聚合过程中相与甲醛[37]。另一个例子是,在修改通过高能机械球磨与二氧化硅粉末完工路由可以提供的539毫安H/g的放电容量经过30个循环[36]。在thosework,颗粒(硅或二氧化硅)S上的孔中,从而在体积增加复合材料的以及利用协同不大碳与硅或氧化硅或其它的均匀混合的效果材料。因此,应作出更多努力,以改善中通服为基础的材料的特性,包括设计和锡-碳复合材料由于其高的合成理论容量。该溶液浸渍已被用来制备碳的氧化锡(或锡)复合材料[41-44]。例如,有机锡源tributylphenyltin的解决办法是浸渍到多孔碳合成碳-锡复合材料[41,42]。四***化锡和锡(CH3COO)2还分别用来制备碳锡(或氧化锡)复合材料[43,44]。然而,这些试剂或者是昂贵的或容易引入***气中的杂质。在这项研究中,社区中心通过一个简单的解决方案通过的SnO2纳米粒子进行了修改用镀液作为锡浸渍-焙烧法来源。实验结果表明,二氧化锡为15nm的平均直径的颗粒,均匀地分散在整个社区中心,S-二氧化锡纳米复合材料(CTS)。的孔隙,并且没有体积变化由于添加的SnO2纳米粒子。表面积的影响,的直径该电流互感器进行了调查的细节。作为负极材料LIB文件,纳米复合材料具有较高的放电容量,提高循环稳定性和改善率容量与那些既C和纯二氧化锡的比较。该在这两个组件之间的协同效应电流互感器可记的优异性能。s复合材料的合成的应用范围。s的制备完工通过使用间苯二酚,糠醛,六***和叔丁醇为原料制备的。从间苯二酚-糠醛完工凝胶的合成工艺类似于以往文献[31]。的不同孔径,比表面积和孔容,探讨其对复合材料的微观结构和性能的影响。一个典型的过程简述如下。首先,将间苯二酚和糠醛以1:2的恒定摩尔比混合在一起。然后,将溶剂(叔丁醇),一个适当的量加入上述混合物中,接着加入六次***四***作为催化剂。将少量去离子水,也可根据需要添加。第三,该混合物密封并固化在烘箱中在353K下7天来完成凝胶化过程。在这之后,将凝胶在真空下在LABCONCO自由贸易区1升干燥在223度冷冻干燥机。最后,将干燥后的样品在热解氮气在1173K下6h,以除去不需要的有机物,并实现完工。的总结于表1中。CTs的合成该溶液浸渍-的说明如下。,将样品在冷冻干燥器中干燥12小时。最后,将干燥的样品在煅烧在氮气723度1小时。到改善的SnO2的​​质量比复合材料,浸渍-焙烧周期为重复进行两次或三次。后三个周期,则复合材料的孔体积非常小。这不是容易保持镀液的溶液,提高质量二氧化锡复合材料的比例。纯二氧化锡粉体