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近年来,大能量密度的非碳负极材料是锂离子电池负极材料研究的主流方向,锡基材料作为锂离子电池负极材料时具有较高的理论比容量,引起研究人员的广泛关注并成为较有前景的可替代碳材料的负极材料。在该类材料中,二硫化锡(SnS2)的储锂性能优异,但是在充放电的过程中电极的体积变化较大,容易引起电极粉化,造成比容量大幅度的衰减。有研究表明:二硫化锡的储锂性能在很大程度上取决于纯度、形貌以及颗粒尺寸,目前主要通过将其纳米化、多级化或复合化的途径提高该材料的循环性能。本论文通过简单的溶剂热法/水热法可控合成形貌均一的二硫化锡三维多级纳米结构和二维六角形纳米片,对其进行改性和优化,以改善SnS2做锂电池负极材料时的循环性能。总结全文工作,主要有以下几个方面的内容:(1)以氯化亚锡(SnCl2﹒2H2O)、硫代乙酰胺(TAA)和无水乙醇为原料,合成三维花型多级SnS2纳米结构。XRD图谱表明,SnS2花型多级纳米结构为六方单相SnS2;SEM和TEM照片显示SnS2花型多级纳米结构为花瓣状纳米片自组装而成,其厚度约为20-30nm,花型结构直径约为8μm;HRTEM照片和相应的SAED谱表明,SnS2的{100}晶面的晶面间距为0.31nm。本实验中,收集了不同保温时间的产物,通过测试成分、观察形貌,研究了花型SnS2纳米结构形成的过程,提出了生长机理。此外,将保温时间为12h的产物制作样品电极,装配锂离子电池,测试其电化学性能,结果表明:首次放电比容量为1270.4m Ah g-1,首次可逆比容量为616.2m Ah g-1,循环20次以后,比容量为558.6m Ah g-1,可逆容量保持率为90.6%。(2)采用Triton X-100辅助溶剂热法合成了层状六方Cd I2型的三维花型SnS2单相纳米结构,对保温时间为10h所制得的样品进行表面改性;XRD图谱表明,SnS2的结晶度随Triton X-100的添加量增多先升高再降低,说明Triton X-100的添加量存在一个最佳值;通过观察SEM照片可知:表面活性剂Triton X-100在控制花型SnS2的相结构和组织形貌中起着决定性的作用,且当其添加量为0.5 ml时,所得产物结晶度最好,花瓣状片层结构增多,花型结构饱满,形貌最佳。Triton X-100添加量为0.5ml时制备的花型纳米SnS2作为锂离子电池负极材料,在充放电电压0.01-1.2V、电流密度为100m A g-1(0.15C)下,首次放电比容量可达1598m Ah g-1,首次可逆比容量为656m Ah g-1,循环50次以后,可逆比容量为572m Ah g-1,比容量保持率可达87.2%,与未添加Triton X-100的样品相比较,其循环稳定性和放电比容量均有所提高。(3)利用水热合成,以氯化亚锡(SnCl2﹒2H2O)、硫代乙酰胺(TAA)和去离子水为原料,在180℃条件下保温10h,制备出横向直径100-200nm、厚度约50nm的六角形SnS2纳米片,XRD测试结果表明SnS2为六方晶系。此外,通过研究基片的成分及形貌,提出了六角形SnS2纳米片的生长机理:纳米晶体在生长的过程中,先在高压釜底部形成一层基体,之后依附在基体表面逐渐长大,产生“起球”效应,在基体的不同位置有凸起程度不同的“团球状纳米粒子”出现。表面张力作为生长驱动力促进了整个过程,随着“团球状纳米粒子”逐渐长大,体系内部的能量增加,在表面张力和降低体系能量的协同作用下,较大尺寸的球形粒子为了克服势垒而裂开,导致小片结构脱落,形成单个六角形纳米薄片。