[发明专利]一种中空结构的KFeF3

说明书

本发明公开了一种中空结构的KFeF₃纳米材料及其制备方法和应用，制备方法包括，将KF·2H₂O微乳液逐滴加入到FeCl₂·4H₂O微乳液中，反应0.5‑60min，再加入反应终止剂终止反应，分离沉淀后清洗即得；KFeF₃纳米材料为粒径10‑50nm的中空结构，且内部中空结构所占体积比为25‑80％；在钾离子纽扣电池负极材料中应用前景广阔。本发明仅通过将KF·2H₂O微乳液逐滴加入到FeCl₂·4H₂O微乳液中，同时配合控制KF·2H₂O和FeCl₂·4H₂O微乳液的浓度及滴加速率，实现了可控合成不同尺寸和不同中空大小的中空结构的KFeF3纳米材料；制备条件温和，工艺简单可控，效率高，适合规模化生产，应用广泛。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种中空结构的KFeF₃纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会经济的快速发展，能源危机和环境污染已成为人们面临的两大社会问题，各种新型能源吸引了研究者的广泛注意。二次电池由于具有高的电压和能量密度而成为研究者广泛研究的对象，其中，锂离子电池是目前研究最广泛而且已被商业化应用的二次电池。然而，由于在地壳中的储量少，锂的资源无法满足锂离子电池未来在全世界范围内的广泛使用；研究人员开始逐渐将研究兴趣转移到储量丰富的碱金属的电池中。

钾离子电池由于具有接近于锂离子电池的电位而备受关注。对于钾离子电池负极材料来说，碳材料由于具有合理的比容量和可逆的充放电性能成为首选电极材料，但其具有容量比和循环寿命较低的缺点，实际应用大受限制，因此，研究开发更合适的钾离子电池负极材料具有重要的理论意义与实用价值。

钙钛矿型氟化物KFeF₃以其优异的铁磁性、电极化特性及电致发光特性而受到研究人员的普遍关注。KFeF₃由于富含K离子，使其具备了作为钾离子电池负极材料的潜力，且具有特定尺寸的中空KFeF₃纳米材料在钾离子电池充放电循环中能更好地存储和释放钾离子，极大的提高了其循环性能和倍率性能；然而，到目前为止，有关中空结构的KFeF₃纳米材料的制备方法尚未见报道。

综上所述，如何通过简单的方法制备得到中空结构的KFeF₃纳米材料，并将其应用在钾离子纽扣电池负极材料中是目前急需解决的关键技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种中空结构的KFeF₃纳米材料及其制备方法和应用。

根据本发明一方面提供了一种中空结构的KFeF₃纳米材料的制备方法，包括，将KF·2H₂O微乳液逐滴加入到FeCl₂·4H₂O微乳液中，反应0.5-60min，再加入反应终止剂终止反应，分离沉淀后清洗即得。

在上述反应过程中，随着KF·2H₂O微乳液的逐滴滴加，KFeF₃晶核围绕着微乳液中的表面活性基团逐渐长大，最终形成以活性基团为中心的KFeF₃纳米材料，在加入反应终止剂终止反应并进行后续清洗过程中，原微乳液中的表面活性基团被清洗掉后，便形成中空结构的 KFeF₃纳米材料。