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摘要：以Na2Sn(OH)6为基底,通过一步水热法合成了高度取向的SnO2纳米棒。透射电子显微镜得到的图像表明，SnO2纳米棒是{ 110 }晶面裸露。通过改变反应的时间来对该结构的形成机理进行系统研究。SnO2/Na2Sn(OH)6结构可以展示出高的锂离子电池性能。26525
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毕业论文关键词：氧化锡、锂离子电池、晶面、纳米颗粒、水热法
Hydrothermal synthesisof SnO2 nano materials and its application in lithium-ion batteries
Abstract: Highly aligned SnO2 nanorods on self-productNa2Sn(OH)6substrate have been synthesized by one-step hydrothermal synthesis method. The TEM images indicate that the SnO2 nanorods were exposed with {110} facet. The formation mechanism of the structure has been system researched by changing the reaction time. The SnO2 /Na2Sn(OH)6 structure exhibits high performance of lithium-ion battery.
Keywords: tin Oxide; lithium-ion batteries; exposed facets; nanoparticles; hydrothermal method
1 前言
锂离子电池由于其高的理论容量和循环周期在各种医疗消费产品的便携式电子设备中已获得了巨大的利益。[1,2]然而，保持足够高的比容量的同时提高充电/放电率能力，仍然是一个重大挑战。[3-5]发展高比容的电极材料为改善冲放电容量和特异容量提出一个重要方向。[6-7]金属氧化物具有较高的理论比容量一直是有可能替代石墨的负极材料（372 mAh g-1）。[8-11] 最近，各种金属氧化物作为锂离子电池阴极材料已被广泛利用。
在各种金属氧化物材料体系中，氧化锡由于其较高的理论比容量被认为是作为锂离子电池的阴极的一种很有前途的材料（790 mAh g-1）。[12-14]然而，锂金属隔离和晶体变形是导致晶体发生巨大变化的原因，能产生明显的容量周期衰减。[15-17]为了规避这个问题，已经提出了用于创建基于高度稳定的SnO2电极结构的几种方法，例如，在第二阶段予SnO2表面进行修饰，[18,19]改变SnO2的形态构建纳米结构电极材料已被证明是解决这一问题的重要途径，[20-22]因为他们与其它材料相比能更好地适应锂离子嵌脱过程中的拉力。[23-25]尤其是在基底上构建一文（1D）纳米结构阴极阵列，这是解决体积变化问题更有效的方法，因为纳米棒和纳米线的几何形状不容易被打破，所以可以用来应对外界拉力而造成松弛。[26-28]
最近已报道，许多不同的配备一文SnO2纳米结构的技术包括物理或化学气相沉积，[29-30]脉冲激光沉积、[31 ]水热合成，[32]热蒸发，[33] 和热溶解。[34]大多数方法需要借助于模板。例如郑课题组基于高度规则的纳米多孔氧化铝膜（AAM）制造SnO2纳米线阵列。[35] 吴等人通过电沉积锡为阳极铝氧化物（AAO）合成纳米锡氧化物纳米棒阵列。[36] 水热合成法是应用于合成一文阵列结构的有效无模板方法。然而，通过水热合成法合成大多数阵列结构需要附加基板材料。例如郭课题组通过使用铟锡氧化物（ITO）玻璃作为底物合成SnO2纳米花阵列。[37]薛等人通过水热合成法在铜箔底物上制造Co3O4纳米针阵列。[38]基于我们的知识，排列整齐并且直接在产品上自发生长的SnO2一文纳米结构阵列鲜有实现。
本文中，我们通过无模板水热合成法合成以Na2Sn(OH)6为基底一步合成高度一致的SnO2纳米棒。该结构的形成机理已通过改变反应时间的系统化研究。SnO2／Na2Sn(OH)6（SN）是具有高性能锂电子电池的结构。
2实验部分
2.1材料
合成SnO2／Na2Sn(OH)6阵列使用的材料包括， 五水合四氯化锡（SnCl4 •5H2O•，99%），聚乙烯吡咯烷酮（PVP，K-30），氢氧化钠（NaOH，99%）