本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自組裝海膽狀α-feooh的制備方法。

背景技術(shù)：

α-feooh(針鐵礦型羥基氧化鐵)是鐵氧化物中重要的組成部分，由于其高容量(>1000mah/g)、豐富的自然資源、無毒性和低成本，長期以來被認(rèn)為是新一代負(fù)極材料的有希望的候選物。目前，制備鐵氧化物的方法多種多樣，按照制備原料的不同可分為液相法、氣相法和固相法。液相法由于設(shè)備簡單、原料容易獲得、純度高、均勻性好、化學(xué)組成控制準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用更為廣泛。液相法主要包括水解法、沉淀法、水熱法、溶劑熱法以及溶膠凝膠法等。近年來，水熱法和溶劑熱法的出現(xiàn)成為納米材料制備技術(shù)的研究熱點(diǎn)。許俊鴿等人(高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào),2015,1,45-54)以硫酸亞鐵、尿素及乙醇為原料，采用低溫常壓一步回流法制備了具有三維花狀結(jié)構(gòu)的α-feooh納米材料；歐平等人(materialsletters,2008,62，914-917)采用水熱法在100℃下合成了大規(guī)模統(tǒng)一直徑和高縱橫比的α-feooh納米線，但兩者均具有反應(yīng)耗時(shí)長的缺點(diǎn)，需進(jìn)一步縮短反應(yīng)時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種采用微波溶劑熱法，在較短時(shí)間內(nèi)制備自組裝海膽狀α-feooh的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

1)將去離子水和甘油以3～9：1的體積比配制溶液a；

2)將分析純的可溶性鐵鹽硫酸亞鐵溶解在溶液a中，攪拌使鐵鹽充分溶解得到鐵鹽濃度為0.05～2mol/l的溶液b；

3)將溶液b倒入聚四氟乙烯水熱釜內(nèi)襯中，然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入微波水熱反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度控制在80～200℃，反應(yīng)時(shí)間控制在1～3h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫，將所得產(chǎn)物c；

4)將產(chǎn)物c用分別水洗、醇洗，將洗滌后的產(chǎn)物分散在水中得產(chǎn)物d；

5)將產(chǎn)物d于-40℃下冷凍干燥，保持真空度為10～60pa，干燥后的樣品即為最終的自組裝海膽狀α-feooh產(chǎn)物。

所述步驟3)水熱釜填充度為30％-80％。

所述步驟4)的洗滌采用離心機(jī)分別水洗、醇洗3次，每次離心時(shí)間1～4min，離心轉(zhuǎn)速為3000～9000rpm。

所述步驟5)干燥時(shí)間為10～20h。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1)本發(fā)明巧妙應(yīng)用了微波溶劑熱法，方法簡單，耗時(shí)短，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)；

2)通過調(diào)控水和甘油的比例，來調(diào)節(jié)自組裝海膽狀α-feooh的粒徑和形貌。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的產(chǎn)物粒子用日本理學(xué)d/max2000pcx-射線衍射儀分析樣品照片。

圖2、圖3和圖4是實(shí)施例1制備的產(chǎn)物用日本公司生產(chǎn)的jsm-6700f型掃描電子顯微鏡照片。

圖5、圖6和圖7是實(shí)施例2制備的產(chǎn)物用日本公司生產(chǎn)的jsm-6700f型掃描電子顯微鏡照片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

1)將去離子水和甘油以7：1的體積比配制溶液a；

2)將分析純的可溶性鐵鹽硫酸亞鐵溶解在溶液a中，攪拌使鐵鹽充分溶解得到鐵鹽濃度為1mol/l的溶液b；

3)將溶液b倒入聚四氟乙烯水熱釜內(nèi)襯中，填充度控制在50％，然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入微波水熱反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度控制在80℃，反應(yīng)時(shí)間控制在3h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫，將所得產(chǎn)物c；

4)將產(chǎn)物c采用離心機(jī)分別水洗、醇洗3次，每次離心時(shí)間1min，離心轉(zhuǎn)速為9000rpm，將洗滌后的產(chǎn)物分散在水中得產(chǎn)物d；

5)將產(chǎn)物d于-40℃下冷凍干燥，保持真空度為10pa，干燥20h，干燥后的樣品即為最終的自組裝海膽狀α-feooh產(chǎn)物。

由圖1可以看好出產(chǎn)物為針鐵礦型feooh，即α-feooh，卡片序號(hào)為pdf#29-0713。

由圖2、圖3和圖4可以看出本實(shí)施例所制的α-feooh產(chǎn)物是由均勻納米棒組裝成的海膽球狀物，納米棒寬約20～30nm，長約200～300nm，海膽球狀物的直徑分布在1～3um之間。

實(shí)施例2：

1)將去離子水和甘油以3：1的體積比配制溶液a；

2)將分析純的可溶性鐵鹽硫酸亞鐵溶解在溶液a中，攪拌使鐵鹽充分溶解得到鐵鹽濃度為0.8mol/l的溶液b；

3)將溶液b倒入聚四氟乙烯水熱釜內(nèi)襯中，填充度控制在60％，然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入微波水熱反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度控制在150℃，反應(yīng)時(shí)間控制在2h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫，將所得產(chǎn)物c；

4)將產(chǎn)物c采用離心機(jī)分別水洗、醇洗3次，每次離心時(shí)間4min，離心轉(zhuǎn)速為7000rpm，將洗滌后的產(chǎn)物分散在水中得產(chǎn)物d；

5)將產(chǎn)物d于-40℃下冷凍干燥，保持真空度為15pa，干燥15h，干燥后的樣品即為最終的自組裝海膽狀α-feooh產(chǎn)物。

由圖5、圖6和圖7可以看出本實(shí)施例所制的α-feooh產(chǎn)物是由均勻納米棒組裝成的海膽球狀物，納米棒寬約10～20nm，長約100～200nm，海膽球狀物的直徑分布在0.5～1.5um之間。可見，隨著甘油比例的增加，海膽球的體積逐漸減小。

實(shí)施例3：

1)將去離子水和甘油以5：1的體積比配制溶液a；

2)將分析純的可溶性鐵鹽硫酸亞鐵溶解在溶液a中，攪拌使鐵鹽充分溶解得到鐵鹽濃度為2mol/l的溶液b；

3)將溶液b倒入聚四氟乙烯水熱釜內(nèi)襯中，填充度控制在30％，然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入微波水熱反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度控制在200℃，反應(yīng)時(shí)間控制在1h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫，將所得產(chǎn)物c；

4)將產(chǎn)物c采用離心機(jī)分別水洗、醇洗3次，每次離心時(shí)間3min，離心轉(zhuǎn)速為5000rpm，將洗滌后的產(chǎn)物分散在水中得產(chǎn)物d；

5)將產(chǎn)物d于-40℃下冷凍干燥，保持真空度為60pa，干燥20h，干燥后的樣品即為最終的自組裝海膽狀α-feooh產(chǎn)物。

實(shí)施例4：

1)將去離子水和甘油以9：1的體積比配制溶液a；

2)將分析純的可溶性鐵鹽硫酸亞鐵溶解在溶液a中，攪拌使鐵鹽充分溶解得到鐵鹽濃度為0.05mol/l的溶液b；

3)將溶液b倒入聚四氟乙烯水熱釜內(nèi)襯中，填充度控制在80％，然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入微波水熱反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度控制在180℃，反應(yīng)時(shí)間控制在1.5h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫，將所得產(chǎn)物c；

4)將產(chǎn)物c采用離心機(jī)分別水洗、醇洗3次，每次離心時(shí)間4min，離心轉(zhuǎn)速為3000rpm，將洗滌后的產(chǎn)物分散在水中得產(chǎn)物d；

5)將產(chǎn)物d于-40℃下冷凍干燥，保持真空度為25pa，干燥10h，干燥后的樣品即為最終的自組裝海膽狀α-feooh產(chǎn)物。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種自組裝海膽狀α?FeOOH的制備方法，將去離子水和甘油配制溶液A；將分析純的可溶性鐵鹽硫酸亞鐵溶解在溶液A中，攪拌使鐵鹽充分溶解得到溶液B；將溶液B倒入聚四氟乙烯水熱釜內(nèi)襯中，然后密封水熱反應(yīng)釜，將其放入微波水熱反應(yīng)器中，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫，將所得產(chǎn)物C；將產(chǎn)物C用分別水洗、醇洗，將洗滌后的產(chǎn)物分散在水中得產(chǎn)物D；將產(chǎn)物D冷凍干燥后得最終的自組裝海膽狀α?FeOOH產(chǎn)物。本發(fā)明巧妙應(yīng)用了微波溶劑熱法，方法簡單，耗時(shí)短，成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)；通過調(diào)控水和甘油的比例，來調(diào)節(jié)自組裝海膽狀α?FeOOH的粒徑和形貌。

技術(shù)研發(fā)人員：曹麗云;馬萌;齊慧;李嘉胤;黃劍鋒;吳桂娟;陳文卓;姚愷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.13
技術(shù)公布日：2017.10.20