图5.2 给出了所合成的TiO2 样品、升华硫(SS)、S/TiO2 复合物(ST)的XRD 图。如图所示,所合成的TiO2 衍射峰表现为纯净的锐钛矿型TiO2(JCPDS,No.21-1272),图上无任何杂质峰。升华硫为斜方晶系,S/TiO2 复合物的衍射峰与升华硫的特征峰基本一致,只是在2θ=25°处出现了TiO2的特征峰,且峰型较SS 宽,强度较SS 弱。说明S/TiO2 复合物中硫的颗粒可能比升华硫小。
图5.2 样品的XRD 图
图5.3 所示为样品的SEM 图和TEM 图。从图5.3(a)可看出,升华硫的形状较不规则,颗粒分布也不均匀,粒径为1~20 μm。由图5.3(b)可知,TiO2 大多为球形颗粒,但出现团聚现象,颗粒分布比升华硫更均匀,二次颗粒粒径为1~3 μm。对比图5.3(d)中TiO2 的TEM 图可知,一次颗粒粒径基本在10 nm 左右,且表现为无序的介孔结构,这些介孔有可能是纳米颗粒堆积而成的。对比图5.3(a)与图5.3(c)可知,S/TiO2 复合物的颗粒较升华硫更小,颗粒分布更均匀,粒径为1~8 μm。
研究表明,介孔结构有利于改善材料的电化学性能,由图5.3(d)可知,我们以CTAB 为模板合成的TiO2 有无序的介孔结构。
为研究TiO2 的介孔特征,我们进一步测试了其比表面积、孔体积和孔径分布。图5.4 给出了TiO2 的氮气脱附/吸附曲线。由图可知,在P/P0=0.5~1.0 处存在一个滞后环,为典型的第Ⅳ类曲线(IUPAC 法),进一步证明所合成的TiO2 材料的确存在介孔结构。插图给出了TiO2 样品的孔径分布图,孔径为2~30 nm。另外,采用BET 法得到所合成的介孔TiO2 的比表面积为111.5 m2/g,采用BJH 法算出TiO2 的孔体积约为0.30 cm3/g,可见所合成的TiO2 具有介孔结构和较大的比表面积,这些特征均有利于加强对硫及多硫化锂的吸附作用,减缓活性物质的溶解流失。(www.xing528.com)
图5.3 样品的SEM 图和TEM 图
图5.4 TiO2 的N2 脱附/吸附曲线(其中的插图为吸附曲线对应的孔径分布图)
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