高鐵酸鹽的制備及其應(yīng)用.pdf

1、鐵是自然界中含量較為豐富的元素，通常以Fe(0)、Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的價(jià)態(tài)存在。而Fe(Ⅵ)作為電池正極活性物質(zhì)，其氧化反應(yīng)為3電子過程，且反應(yīng)產(chǎn)物為 Fe(Ⅲ)，與一般傳統(tǒng)堿性電池相比較，它是一種高能無污染的綠色電池。它的研究已成為電池研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。 本論文旨在制備電極材料高純度高鐵酸鹽以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)對(duì)高功率高容量電池的需求，首次提出K2FeO4稀溶液回收利用新方法。研究了K2FeO4和BaFeO4的電化學(xué)性質(zhì)，提出

2、穩(wěn)定高鐵酸鹽添加劑的選擇標(biāo)準(zhǔn)。 本文以KClO 、Fe(NO3)3·9H2O為原料，采用次氯酸鹽氧化法來制備 K2FeO4，并以制得的 K2FeO4與Ba(CH3COO)2反應(yīng)制備BaFeO4。研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、次氯酸鉀與硝酸鐵摩爾比、不同鐵原料、過濾時(shí)間長短等對(duì) K2FeO4 產(chǎn)率及純度的影響； 運(yùn)用紅外光譜(IR)、X - 射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、熱重(TG)以及差示掃描量熱(DSC)等分析手段，分析

3、表征了K2FeO4 和 BaFeO4的微觀結(jié)構(gòu)以及熱分解特性；以制得的K2FeO4和BaFeO4為正極活性物質(zhì)與Zn、Fe、Al負(fù)極活性物質(zhì)配對(duì)，制備AAA型堿性高鐵電池和鈕扣式電池，考察了K2FeO4和BaFeO4的低負(fù)荷放電性能；并研究了摻雜物質(zhì)對(duì)其放電性能的影響。 研究結(jié)果表明制備高濃度KClO最適合的反應(yīng)條件；反應(yīng)溫度為10 - 15℃，反應(yīng)時(shí)間為90 - 120 min；制備K2FeO4最適合的反應(yīng)條件為[ClO-]和

4、 Fe(NO3)3·9H2O的摩爾比為 3:2，反應(yīng)溫度為30 - 35 ℃，反應(yīng)時(shí)間為60 min。這樣制得的K2FeO4和BaFeO4純度可達(dá)到99.7﹪和95﹪以上。 IR、XRD、SEM測試表明：K2FeO4 是有金屬光澤、紫黑色、長條狀晶體。粒徑30 μm - 70 μm。BaFeO4為粒狀小顆粒。純凈的K2FeO4較穩(wěn)定，其熱分解溫度在296 - 320℃之間有較大的失重，可認(rèn)為產(chǎn)物在這個(gè)溫度范圍內(nèi)分解。BaFeO4

5、的失重曲線為一個(gè)連續(xù)下降的過程，在一定溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出很明顯的階段性失重。在170 - 270℃溫度范圍內(nèi)有一個(gè)明顯失重過程。 高鐵酸鹽電池具有較高的放電電壓和放電容量，但電池的自放電大、內(nèi)阻過高造成儲(chǔ)存不易。堿性高鐵電池的開路電壓高達(dá)1.7 V左右。K2FeO4和 BaFeO4分別和Zn、Fe、Al負(fù)極活性物質(zhì)配對(duì)，低負(fù)荷下恒流放電 K2FeO4和 BaFeO4 電極比容量大小順序?yàn)閆n 〉A(chǔ)l 〉Fe。其中Zn和Al的放電平