DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.03.329

通过简便的静电纺丝技术和随后的热处理工艺制备了包埋均质超细SnO2/TiO2纳米颗粒的碳纳米纤维（SnO2/TiO2@CNFs），其具有均匀且有序的一维纤维结构。通过XRD、拉曼、TG、SEM、TEM和XPS分析对其进行了表征。电池性能表明，SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1（1.5:1表示碳纳米纤维中SnO2与TiO2的摩尔比）电极在整个样品中显示出最佳的电化学性能，在100mA/g下的初始充放电比容量为1061.2mAh/g和1494.8mAh/g，库仑效率为71.0％，在200次循环后，其比容量为766.1mAh/g。此外，SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1电极在2mV/s扫描速率下的赝电容贡献高达73.9％，锂离子扩散系数约为1.20×10-15cm2/s。SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1电极的出色电化学性能与适量TiO2的协同效应密切相关，该协同效应可增强电极的电化学稳定性并提供部分容量，柔性导电碳纳米纤维基质可以适应体积变化并提高整体电子电导率。本工作对由简便静电纺丝工艺制备的电极材料进行了详细研究，为构建用于储能设备的下一代SnO2基负极和其他相关电纺丝负极提供了指导作用。

图1.SnO2/TiO2@CNFs的合成过程示意图。

图2.TiO2@CNFs，SnO2@CNFs，SnO2/TiO2@CNFs-1:1，SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1和SnO2/TiO2@CNFs-2:1的X射线衍射图（a）。裸TiO2，SnO2，SnO2/TiO2-1:1，SnO2/TiO2-1.5:1和SnO2/TiO2-2:1在空气中煅烧后的XRD图谱（b）。裸CNFs，TiO2@CNFs，SnO2@CNFs，SnO2/TiO2@CNFs-1:1，SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1和SnO2/TiO2@CNFs-2:1的拉曼光谱。TiO2@CNFs，SnO2@CNFs，SnO2/TiO2@CNFs-1:1，SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1和SnO2/TiO2@CNFs-2:1的TG曲线（d）。

图3.碳化TiO2@CNFs（a），SnO2@CNFs（b），SnO2/TiO2@CNFs-1:1（c），SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1（d）和SnO2/TiO2@CNFs-2:1的SEM图像（e）,以及SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1z中Sn、Ti和N元素的EDS映射图像（f-i）。

图4.SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1的TEM（a，b），HRTEM（c）图像，以及SnO2和TiO2中（110）和（101）面的相应晶面间距（d）。

图5.SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1的XPS全扫描光谱（a）以及Sn3d（b），Ti2p（c），Cls（d），O1s（e），N1s（f）的高分辨率光谱。

图6.在0.01-3.00V电压范围内，以0.1mV/s获取的SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1的CV曲线（a）。SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1电极在100mA/g下的恒电流放电和充电曲线（b），不同扫描速率下的CV曲线（c），峰值电流和扫描速率之间的对数依赖关系（d），在1mV/s下总电荷存储的电容贡献（e），SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1电极在给定扫描速率下的伪电容和扩散控制过程的贡献率（f）。

图7.TiO2@CNFs，SnO2@CNFs，SnO2/TiO2@CNFs-1:1，SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1和SnO2/TiO2@CNFs-2:1在100mA/g下进行150次循环的循环性能（a）。SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1在100A/g至2A/g之间的不同电流密度下的倍率性能（b），SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1在2A/g下进行500次循环的长期循环稳定性（c）。

图8.SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1电极在100mA/g下循环200次后的循环性能（a）和相应的SEM图像（b）。

图9.TiO2@CNFs，SnO2@CNFs，SnO2/TiO2@CNFs-1:1，SnO2/TiO2@CNFs-1.5:1和SnO2/TiO2@CNFs-2:1电极的奈奎斯特和相应的拟合图（a），以及低频范围内Z'和ω-1/2的拟合曲线（b）。