试论电容器SnO_2、SnO_2/C微纳米中空球制备、吸附及电化学性能

论文导读：
摘要：Sn02微纳米核壳极为衍生的复合结构因其独特的物理化学性质近年来在能源、环境等领域被广泛关注。其运用性能与制备办法、物质组成、粒子大小、表面形貌等因素密切相关。由此,如何制备高度分散、尺寸可控的Sn02微纳米复合结构是值得深入探讨的课题之一。本文使用硬模板法成功制备结构稳定、高度分散的Sn02微纳米中空球及SnO2/C复合中空球,考察其吸附性质及电化学性能,结论如下：(1)使用乳液聚合办法,制约合成聚苯乙烯(PS)微球。将苯乙烯单体在水和乙醇不同比例的混合溶剂中聚合,得到粒径可变的PS微球。进一步将PS微球表面磺化处理,得到磺化的聚苯乙烯微球(PSS)。通过SEM、UV、IR等表征手段对微球进行表征,结果表明：通过合成条件的变化可得到334-820nm的PS微纳米球,微球尺寸均一单分散性能好。磺化后得至PSS微球,其形貌、粒径大小基本不变。通过IR谱图可知,微球表面成功磺化带有-S03H基团,将运用于后续的复合结构制备。(2)使用硬模板法,制备SnO2微纳米中空球及SnO2/C复合中空球。从PSS为模板,使用模板表面的-SO3H与前驱体SnSO4中的Sn2+离子静电吸附,在乙醇-水介质中Sn2+水解得到核-壳复合结构PSS/SnO2,经高温煅烧除去PSS,得到SnO2微纳米中空球。将PSS/SnO2在葡萄糖溶液中进一步水热反应、高温煅烧后得到SnO2/C复合中空球。实验对前驱体的浓度,表面活性剂用量,反应时间及模板选择等做了探讨。通过SEM, TEM、XPD、IR、TGA、H2-TPR及BET技术深入探究两种微纳米球的结构,对结构的氧化还原特性、比表面积、形成机理等进行讨论。优化出简单合理的的实验案例,获得表面光滑、结构致密,包覆厚度可控的微纳米复合结构。(3)将制备的复合微纳米球运用在染料溶液水处理方面。从SnO2微纳米中空球及Sn02/C复合中空球为吸附材料分别对碱性品红、亚蓝、刚果红溶液进行吸附。Sn02中空球对刚果红溶液的吸附模拟酸性条件下的染料吸附,并进行再生吸附的探讨,再生性能稳定。Sn02/C复合中空球的吸附性能较Sn02微纳米中空球有大幅度提升,可广泛运用到污水处理中。(4)将制备的复合微球运用于电容器当中,在碱性条件下分别测定Sn02微纳米中空球及Sn02/C复合中空球在泡沫镍电极上的CV及充放电性质。Sn02/C复合中空球的比电容量可达到43.30F·g-1,具有极好的充放电行为。关键词：核壳结构论文微纳米中空球论文水处理论文电容器论文
本论文由www.7ctime.com,需要可从关系人员哦。摘要4-5
Abstract5-11
引言11-12
1 文献综述12-26

1.1 核壳结构微纳米材料的定义及进展12-13

1.2 核壳结构微纳米材料的分类13-15

1.2.1 按组分划分13-14

1.2.2 按结构划分14-15

1.3 核壳结构微纳米材料形成机理15

1.3.1 化学键意义15

1.3.2 库伦静电引力意义15

1.3.3 吸附层媒介意义15

1.3.4 过饱和度机理15

1.4 核壳结构微纳米材料的运用15-21

1.4.1 能源方面的运用16-20

1.4.2 医学方面运用20-21

1.4.3 环境水处理方面的运用21

1.5 SnO_2的性质及结构特征21

1.6 SnO_2微纳米中空球的制备21-24

1.6.1 非模板法21-23

1.6.2 硬模板法23-24

1.6.3 软模板法24

1.7 本课题的探讨思路24-26

2 实验部分26-30

2.1 实验试剂和实验仪器26-27

2.

1.1 实验试剂26

2.

1.2 实验仪器26-27

2.2 表征27-28

2.1 形貌分析27

2.2 X-射线粉末衍射(XRD)27

2.3 热重分析(TGA)27

2.4 比表面测定(BET)27-28

2.5 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)28

2.6 紫外-可见光谱(UV-VIS)28

2.7 程序升温还原(H_2-TPR)28

2.3 吸附性能测试28-29

2.3.1 吸附前膜处理办法28

2.3.2 吸附染料的结构式28-29

2.4 电化学性能测试29-30

3 PS论文导读：纳米中空球的制备374.1.3SnO_2/C复合中空球的制备37-384.2结果与讨论38-484.2.1反应时间对核壳PSS/SnO_2复合微球及SnO_2微纳米中空球形貌的影响38-404.2.2表面活性剂对核壳PSS/SnO_2复合微球及SnO_2微纳米中空球形貌的影响40-414.2.3不同前驱体浓度对核壳PSS/SnO_2复合微球及SnO_2微纳米中空球形貌的影响41-424.2.4模
微球的制备、改性及表征30-37

3.1 PS微球的制备及条件选择30-33

3.

1.1 原料的预处理30

3.

1.2 PS微球的制备30-31

3.

1.3 选择条件对PS微球粒径的影响31-33

3.

1.4 不同选择条件下PS微球SEM图33

3.2 PS微球的表面改性33-34

3.3 PS微球磺化前后的表征34-36

3.1 PS微球磺化前后的SEM图对比34

3.2 PS微球磺化前后的红外谱图对比34-35

3.3 PS微球磺化前后的TG图对比35-36

3.4 磺化反应的机理36

3.4 本章小结36-37

4 硬模板法制备PSS/SnO_2核壳复合微球、SnO_2微纳米中空球及SnO_2/C复合中空球37-49

4.1 实验部分37-38

4.

1.1 PSS/SnO_2核壳复合微球的制备37

4.

1.2 SnO_2微纳米中空球的制备37

4.

1.3 SnO_2/C复合中空球的制备37-38

4.2 结果与讨论38-48
4.2.1 反应时间对核壳PSS/SnO_2复合微球及SnO_2微纳米中空球形貌的影响38-40
4.2.2 表面活性剂对核壳PSS/SnO_2复合微球及SnO_2微纳米中空球形貌的影响40-41
4.2.3 不同前驱体浓度对核壳PSS/SnO_2复合微球及SnO_2微纳米中空球形貌的影响41-42
4.2.4 模板对核壳PSS/SnO_2复合微球及SnO_2微纳米中空球形貌的影响42-43
4.

2.5 SnO_2/C复合中空球形成历程的TEM比较图43-44

4.

2.6 SnO_2微纳米中空球形成前后的XRD比较图44-45

4.2.7 PSS/SnO_2核壳复合微球及SnO_2微纳米中空球形成历程的IR比较图45-46
4.2.8 PSS/SnO_2核壳复合微球及SnO_2微纳米中空球形成历程的TG比较图46
4.2.9 SnO_2微纳米中空球及SnO_2/C复合中空球的N_2吸附-脱附等温线46-47

4.

2.10 H_2-TPR47-48

3 本章小结48-49 5 SnO_2微纳米中空球及SnO_2/C复合中空球吸附性49-59

5.1 SnO_2微纳米中空球的吸附49-55

5.

1.1 SnO_2微纳米中空球对碱性品红染液的吸附49

5.

1.2 紫外可见光谱49-50

5.

1.3 SnO_2微纳米中空球对亚兰染液的吸附50

5.

1.4 紫外可见光谱50

5.

1.5 SnO_2微纳米中空球对刚果红染液的吸附50-51

5.

1.6 紫外可见光谱51-53

5.

1.7 SnO_2微纳米中空球对刚果红染液的再生吸附53-55

5.

1.8 SnO_2微纳米中空球吸附原理55

5.2 SnO_2/C复合中空球的吸附55-58
5.

2.1 SnO_2/C复合中空球对碱性品红染液的吸附55

5.

2.2 紫外可见光谱55-56

5.

2.3 SnO_2/C复合中空球对亚兰染液的吸附56

5.

2.4 紫外可见光谱56-57

5.

2.5 SnO_2/C复合中空球对刚果红染液的吸附57

5.

2.6 紫外可见光谱57-58

5.

2.7 SnO_2/C复合中空球吸附原理58

5.3 本章小结58-59
6 SnO_2微纳米中空球及SnO_2/C复合中空球电化学性质59-64

6.1 实验部分59-60

6.

1.1 电极的制备59

6.

1.2 电化学测试系统59-60

6.2 电化学性质60-62
6.

2.1 循环伏安(CV)60-61

6.

2.2 恒电流充放电61-62

6.3 本章小结62-64
结论64-65
参考文献65-71
攻读硕士学位期间发表学术论文状况71-72
致谢72-73