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高铁酸盐的制备、表征及其在新型超铁（Ⅵ）电池中的应用研究

作　者: 杨红平
导　师: 王先友
学　校: 湘潭大学
专　业: 物理化学
关键词: 高铁酸盐超铁（VI）电池溶解度稳定性循环伏安放电性能
分类号: TM911
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

新型超铁（VI）电池自上世纪末以来成为电池领域的研究新热点，引起了国内外的普遍关注。本文在国内外已有研究的基础上,从材料研究出发，对超铁电池正极材料高铁酸盐的制备及其物理和化学性能、结构特征及电化学性能进行了较为系统的研究。通过改进、简化工艺，本文用次氯酸盐氧化法快速合成出高铁酸盐，XRD、SEM测试表明所得产品粒径在纳米－亚微米级。通过改进制备工艺参数，如控制铁盐投加量在85～95％可获得较高的产率，KOH吸收液的浓度在10.5 mol·L-1、温度在0～5℃可获得有效浓度较高的次氯酸盐氧化剂，有效的提高了后续制备高铁酸盐时各种产品的产率、纯度。K2FeO4在不同浓度的KOH溶液中的稳定性不同，通过测试发现在10 mol·L-1 KOH溶液中表现最稳定，这与K2FeO4在KOH溶液中当KOH浓度上升到10 mol·L-1 时，溶解度迅速下降相一致。BaFeO4相对于K2FeO4具有高稳定性及在碱溶液中具有低溶解度使得BaFeO4在碱性超铁（VI）电池中的应用相对其它高铁酸盐具有更多的优势。用两种电极对高铁酸盐的电化学性能进行了研究: 一种是高铁酸盐粉末微电极,另一种是配制一定浓度的高铁酸钾溶液,研究其在Pt电极上的还原规律。两种电极的循环伏安曲线上仅出现六价铁的还原峰，还原电位在0.1～0.22Ｖ，阳极支上没有得到还原峰所对应的氧化峰，可能是与OH-在Pt电极上的析氧峰重叠所致。K2FeO4溶液在Pt电极上的循环伏安曲线中的峰电流与扫描速度平方根呈现较好的线性关系，即：，表明电极过程主要受扩散控制，即FeO42-扩散到电极上还原为Fe3+的过程的控制。用所获得的高铁酸盐制作成超铁电池，发现导电剂含量为10% Zn-K2FeO4电池、20%的Zn-BaFeO4电池及15% Zn-SrFeO4电池表现<WP=4>出较好的放电性能，而 Zn-BaFeO4 电池放电性能最佳，这与三种材料中BaFeO4具有更好的稳定性有关。文献报道Ni、Co对六价铁分解有催化作用，所以用Ni(OH)2、CoO作添加剂的Zn-BaFeO4电池放电容量低于含其它添加剂的电池，而且Ni的催化作用更明显， KMnO4能明显改善Zn-BaFeO4电池的放电性能；而 Ba(OH)2 的添加提高了溶液中Ba2+浓度，有效地降低电解液中FeO42- 的含量，因此选择3% KMnO4+2% Ba(OH)2 作添加剂能较好改善和提高电池的放电性能。

高铁酸盐的制备、表征及其在新型超铁（Ⅵ）电池中的应用研究

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