核壳结构In2O3纳米复合材料的合成及电学性能研究

摘要

三氧化二铟，作为一种重要的n型透明半导体材料，具有较高的光学透明度，良好的导电性以及发光性能，因此在光电子器件、晶体管、太阳能电池、气敏元件和锂离子的电极材料等领域都有着广泛的应用。通常，核壳结构的三氧化二铟纳米复合材料可通过固相反应，物理气相沉积法，射频溅射技术等方法制备。在这里，在没有利用任何模版的条件下，我们通过简单的溶剂热法合成出核壳结构的三氧化二铟纳米球，并对性能进行了相应的研究。主要内容归结如下：
　　 将硝酸铟和尿素溶于聚乙二醇400中，然后依次加入蒸馏水，氨水，浓硝酸，不断搅拌至溶液变得均匀透明，将溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，在200°C下保持24小时，一步合成出核壳结构的In2O3碳质纳米球。小球的尺寸大约为100-130nm，外层壳的尺寸约为10nm。拉曼光谱，傅里叶红外变换谱和XPS谱显示该小球的外壳没有完全碳化，表面仍含有有机官能团。以核壳结构的In2O3碳质纳米球为活性物质的纽扣锂电池首次放电容量达到1465mAh/g，然而，第二次的放电容量从1465mAh/g衰减到1068mAh/g，电容量保持率为72.9％。循环10次后，电容量迅速降到305mAh/g。核壳结构的In2O3碳质纳米球经煅烧过后，电化学性发生了明显的变化，相同条件下的电学性能测试显示，煅烧过后的核壳结构的In2O3碳质纳米球的的首次放电容量为1013mAh/g，第二次的放电容量从1013mAh/g衰减到313mAh/g，循环30次后，电容量稳定地保持在259mAh/g，循环性能明显增强。
　　 2．将核壳结构的In2O3碳质纳米球与葡萄糖混合，配成溶液，再经干燥煅烧可得到黑色的核壳结构的In2O3/C复合材料。小球的尺寸大约为100nm，外层碳壳的尺寸约为10nm。在充电速率为0.1C的条件下，核壳结构In2O3/C复合材料小球的首次放电容量达到是1607mAh/g，第二次的放电容量则从1607mAh/g降至1375mAh/g。50次循环后，放电容量仍然保持在569mAh/g。在0.1C，0.2C，0.5C和1C的倍率下分别循环50个周期，核壳结构的In2O3/C复合材料小球的放电容量稳定地分别保持在578mAh/g,361mAh/g，279mAh/g，173mAh/g。