高鐵酸鹽的制備及其應用.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)的價態(tài)存在。而Fe(Ⅵ)作為電池正極活性物質(zhì)，其氧化反應為3電子過程，且反應產(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域的一個熱點。 本論文旨在制備電極材料高純度高鐵酸鹽以適應當前社會對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的電化學性質(zhì)，提出

2、穩(wěn)定高鐵酸鹽添加劑的選擇標準。 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反應制備BaFeO4。研究了反應溫度、反應時間、次氯酸鉀與硝酸鐵摩爾比、不同鐵原料、過濾時間長短等對 K2FeO4 產(chǎn)率及純度的影響； 運用紅外光譜(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的微觀結構以及熱分解特性；以制得的K2FeO4和BaFeO4為正極活性物質(zhì)與Zn、Fe、Al負極活性物質(zhì)配對，制備AAA型堿性高鐵電池和鈕扣式電池，考察了K2FeO4和BaFeO4的低負荷放電性能；并研究了摻雜物質(zhì)對其放電性能的影響。 研究結果表明制備高濃度KClO最適合的反應條件；反應溫度為10 - 15℃，反應時間為90 - 120 min；制備K2FeO4最適合的反應條件為[ClO-]和

4、 Fe(NO3)3·9H2O的摩爾比為 3:2，反應溫度為30 - 35 ℃，反應時間為60 min。這樣制得的K2FeO4和BaFeO4純度可達到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，可認為產(chǎn)物在這個溫度范圍內(nèi)分解。BaFeO4

5、的失重曲線為一個連續(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)阻過高造成儲存不易。堿性高鐵電池的開路電壓高達1.7 V左右。K2FeO4和 BaFeO4分別和Zn、Fe、Al負極活性物質(zhì)配對，低負荷下恒流放電 K2FeO4和 BaFeO4 電極比容量大小順序為Zn 〉Al 〉Fe。其中Zn和Al的放電平