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SnO2、SnO2/C微纳米中空球制备、吸附及电化学性能

SnO2、SnO2/C微纳米中空球制备、吸附及电化学性能

引用

作者：蔡宏敏大连理工大学

学位级别：硕士

Sn02微纳米核壳及其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。其应用性能与制备方法、物质组成、粒子大小、表面形貌等因素密切相关。因此,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... 详细信息

Sn02微纳米核壳及其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。其应用性能与制备方法、物质组成、粒子大小、表面形貌等因素密切相关。因此,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研究的课题之一。本论文利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)利用乳液聚合方法,控制合成聚苯乙烯(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,将应用于后续的复合结构制备。(2)利用硬模板法,制备SnO2微纳米中空球及SnO2/C复合中空球。以PSS为模板,利用模板表面的-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研究。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方案,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应用在染料溶液水处理方面。以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、亚甲基蓝、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,并进行再生吸附的研究,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高,可广泛应用到污水处理中。(4)将制备的复合微球应用于电容器当中,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：核壳结构微纳米中空球水处理电容器

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