SnO2/石墨烯复合材料光催化和场发射性能研究

摘要

石墨烯是由单层碳原子排列成蜂窝网六元环状的二维碳材料，石墨烯具有高弹性,高机械强度,高比表面积2600m·g-1,以及高电子转移速率和高导热系数(5000W·m-1·K-1),使其成为优异的光电器件材料。二氧化锡(SnO2)作为稳定的n型宽禁带半导体纳米材料，禁带宽度达到3.6eV，使得其在气体传感器、锂充电电池和有机染料的光催化降解等方面得到广泛应用。在本论文中，分别研究了SnO2/石墨烯复合材料的制备、场发射性能以及光催化性能。
　　在合成过程中如何实现对纳米复合材料的晶体结构，维度和表面形貌的调控，将为材料性能的提高提供实验依据，对系统化深入研究材料结构与性能的关系具有重要的意义。
　　本文采用水热法，在氧化石墨烯和石墨烯基底上控制生长不同形貌的SnO2纳米材料。采用x射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、x射线能谱仪(EDS)、拉曼光谱、紫外可见漫反射光谱(DRS)和场发射仪等仪器对所制备样品进行结构表征与性能测试。
　　1.采用水热法在氧化石墨烯表面生长出SnO2微米球，形成SnO2/石墨烯复合材料并研究其光电性能。实验中我们发现不同浓度的乙醇和Na2SnO3·4H2O对复合物的形貌及光学性能都产生较大的影响。当酒精浓度为25％时,在氧化石墨烯表面生长出大量表面光滑的SnO2微米球；当乙醇浓度为50%时，SnO2微米球表面变得粗糙；而当乙醇浓度为75%时，蒲公英状的SnO2生长在氧化石墨烯表面。通过测试XRD图谱，我们可以得出实验中合成的SnO2微米球为四方晶红石结构。通过光降解研究发现复合材料能有效的降解RhB。
　　2.采用控制水热法合成参数在氧化石墨烯表面生长三种不同形貌的SnO2纳米草：沙葱草状的、草坪草状的和针叶草状的SnO2。场发射性能的测试研究表明，由于密度大且纳米草垂直生长在氧化石墨烯表面，并且其顶端更加尖锐，针叶草状的SnO2/石墨烯复合材料具有最佳的场发射性能。

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第一章 绪论

1.1 纳米材料概述

1.2 石墨烯简介

1.3 氧化锡简介

1.4 氧化锡/石墨烯复合材料的应用及研究现状

1.5 本论文的选题意义和主要研究内容

1.6 本章小结

第二章 场致电子发射

2.1 场发射（F-N）理论原理

2.2 影响场发射的因素

2.3 场发射评价指标

2.4 本章小结

第三章 氧化锡微米球/氧化石墨烯复合材料的光催化性能研究

3.1 样品制备

3.2 氧化锡微米球/氧化石墨烯复合材料光学性能结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 氧化锡纳米草/氧化石墨烯复合材料的场发射性能研究

4.1 样品制备

4.2 氧化锡纳米草/氧化石墨烯复合材料的场发射性能研究

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

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