單相SnO2及SnO2-Graphene復合結構的構筑與性能研究.pdf

1、近年來，隨著經濟的快速發(fā)展和人口數(shù)量的不斷增加，環(huán)境污染問題越來越受到人們的重視。二氧化錫(SnO2)是一種N型半導體，室溫下禁帶寬度約為3.5eV，表現(xiàn)出良好的化學、電學和光學性能，在光催化、氣敏傳感、鋰離子電池、染料敏化電池、超級電容器、透明導電薄膜以及相關光電器件等領域得到廣泛應用。石墨烯(Graphene)是一種二維層狀結構，擁有優(yōu)異的電子輸運性能、機械性能和表面化學性能，這些特性極大地提高了石墨烯基復合結構在光催化過程中的吸附

2、效率、光生載流子與空穴的分離效率。將石墨烯與其他金屬氧化物催化劑復合可以很好地克服單相半導體催化劑存在的許多問題。本文以氧化石墨烯為前驅物，采用水熱合成法構建SnO2/Graphene復合光催化劑，對其形貌、結構以及性能進行表征。
　　本文做了以下幾個方面的工作:
　　1.利用水熱法以NaOH和SnCl4·5H2O為反應物制備了SnO2量子點、納米棒以及納米球三種不同形貌的納米結構。借助XRD、TEM、拉曼光譜、光催化等手段

3、對SnO2量子點、納米棒、納米球三種不同形貌的納米結構進行了分析，研究了它們的生長機制和光學性質。實驗結果表明，量子點的直徑約為5 nm，有良好的分散性。三種不同形貌的納米結構在紫外光下都表現(xiàn)出了良好的光催化性能，不同形貌的二氧化錫光催化效果不同。研究發(fā)現(xiàn)納米結構的比表面積決定了紫外光下的光催化效果。比表面積越大，其催化性能越強。
　　2.研究了不同退火溫度對二氧化錫量子點的晶型、形貌及光學性質的影響，重點分析了不同退火溫度對二氧

4、化錫量子點光催化性能的影響，并對其催化機理進行了研究。通過比較退火之后粉末樣品的光催化性能，發(fā)現(xiàn)在200℃下退火的SnO2量子點具有最好的紫外光催化性能。隨著退火溫度的增加，SnO2的光催化性能降低。這是因為，晶體缺陷隨著溫度的增加而減少，晶體生長更加完整、樣品中氧空位缺陷濃度減少，導致缺陷能級束縛電子濃度減少，從而使電子-空穴復合效率增大，最終導致了其光催化性能降低。
　　3.利用水熱法以不同錫源(Sn2+和Sn4+)制備出二氧

5、化錫與石墨烯的復合物。利用XRD、SEM、TEM、SAED等手段對樣品的結構和形貌進行了表征，借助紫外-可見吸收光譜和Raman光譜研究了它們的光學性質及不同錫源對其光學性質的影響。與單相納米材料相比，二氧化錫/石墨烯復合結構具有較大的比表面積，較高的光催化性能，在凈化環(huán)境方面有較高的潛在應用價值。通過對Sn2+/Sn4+與石墨烯復合過程的分析，研究了復合物界面、光生載流子分離效率等因素對光催化性能的影響，提出了提高SnO2基復合物光催