高鐵酸鹽的合成與應用.pdf

1、高鐵酸鹽指的是以FeO42-為酸根與金屬離子組成的鹽類，主要有Na2FeO4、Li2FeO4、K2FeO4、Cs2FeO4、BaFeO4、CaFeO4、ZnFeO4等。自然界的鐵元素主要以Fe(0)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)三種價態(tài)存在。但在高鐵酸鹽中，F(xiàn)e元素以六價的形態(tài)存在，F(xiàn)e(Ⅵ)具有較高的氧化還原電位，較大的電化學容量，本身及放電產(chǎn)物對環(huán)境沒有污染，不僅可以用作污水和生活用水中的處理劑，還可以用作電池材料，具有良好的發(fā)展前景。本

2、文主要對K2FeO4、BaFeO4的制備、保存及應用做了分析研究。
　　 本文在以12mol/L NaOH為電解液，通過電解法制備K2FeO4，并采用分光光度法對高鐵酸鉀進行分析。研究了電解過程中電流密度、電解時間、電解面積、添加劑種類、濃度及配比對電流效率的影響。采用循環(huán)伏安法(CV)在相對HgO/Hg電極[-1.4V～0.7V]掃描范圍內(nèi)，研究了鐵電極在堿液中的電化學行為以及添加劑對電化學性質(zhì)的影響。研究了高鐵酸根在不同種類

3、、不同濃度堿液中的保存時穩(wěn)定劑對高鐵酸根穩(wěn)定性的影響，以及固體高鐵酸鉀的穩(wěn)定性保存。BaFeO4的制備條件與制備K2FeO4的條件相同，只是電解液為12mol/LNaOH和飽和Ba(OH)2的混合液，分析方法采用鉻酸鹽滴定法，利用高速離心的方法對高鐵酸鋇進行提純，純度高達95％。運用XRD、IR等分析手段，分析表征了K2FeO4和BaFeO4的微觀結(jié)構(gòu)。以制得的BaFeO4與鋰電極組裝成電池，測試其放電性能。
　　 研究結(jié)果表明

4、，電解法制備K2FeO4的最佳條件是：在室溫條件下，電流50mA/cm2、電解時間為30min、添加劑為三種助劑混合比1∶1∶1(KIO3∶CuCl2∶Na2SiO3)及每種添加劑均為0.5ml對高鐵酸鉀合成最有利，可使電流效率升到61.96％。在2.5mol·L-1的氫氧化鈉中，當同時加入三種穩(wěn)定劑時，高鐵酸根能穩(wěn)定存在的時間最長。循環(huán)伏安實驗表明，此鐵電極的循環(huán)伏安曲線與文獻顯著不同，在曲線中掃描出了Fe(Ⅲ)向Fe(Ⅵ)轉(zhuǎn)化的中間

5、產(chǎn)物Fe(Ⅴ)的氧化峰，有可能是FeO43-(Fe(Ⅴ)離子的存在形式)。高鐵酸鋇與鋰電極組成電池進行測試，實驗證明：BaFeO4的電化學性能較好，在0.3mA/cm2的電流密度充放電時，在低電壓2.5-0.5V時具有184.0mAh/g的初始放電容量，而在高電壓4.2V-2.5V充放電時，放電容量只有24.02mAh/g。
　　 同時采用X—射線衍射(XRD)和紅外吸收光譜(IR)技術(shù)對K2FeO4和BaFeO4樣品的結(jié)構(gòu)進行