[发明专利]一种多面体结构氧化铁材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多面体结构氧化铁材料及其制备方法和应用，属于氧化铁产品制备技术领域。本发明首先通过酸处理使得铁基体表面形成晶格缺陷，然后以表面活性剂作为促进剂，表面活性剂中的S元素电负性较强，能够改变铁基体表面的电子结构，使得铁基体表面在水热反应过程中更易与电解液中的水发生氧化作用，使氧化铁的晶体结构沿着晶格缺陷原位生长，从而得到原位生长的多面体结构氧化铁材料。且所制备的多面体颗粒的尺寸为微米级，多面体固有的结构特性使其活性位点较多，可以增加活性材料的负载量，提高材料的利用率，因此，本发明所制备的多面体结构氧化铁电化学储能活性高，且具有高导电性和高电化学能量密度。

技术领域

本发明涉及氧化铁产品制备技术领域，尤其涉及一种多面体结构氧化铁材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，电化学能源存储设备的应用领域变得越来越广泛，包括电动汽车、航空航天、电子产品、可再生能源存储等方面。锂离子电池和超级电容器是当下的研究热点。但是，锂电池存在较大的安全问题、价格昂贵和较低的功率密度等缺陷，限制了其工业化应用；超级电容器具有锂电池和普通电容器共同的特点，具有潜在的应用价值。

目前，铁基氧化物因其价格低廉、原材料易得、无毒和较负的电压窗口(﹣1Vto0Vvs.Ag/AgCl)，而且能够发生可逆氧化还原反应等特性，被认为是一种合适的负极材料。但是，目前的铁基氧化物存在较低的导电率、单位面积较低的能量密度以及活性较低等缺点，使其难以满足实际需求。因此，设计合适的电极材料，提高导电性、增加活性位点，是提高铁基氧化物电化学性能的主要研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多面体结构氧化铁材料及其制备方法和应用，所制备的多面体结构氧化铁材料活性位点多，具有高导电性和高能量密度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种多面体结构氧化铁材料的制备方法，包括以下步骤：

将铁基体进行酸处理，得到处理后铁基体；

将表面活性剂溶液与碱性水溶液混合，得到电解液；

将所述处理后铁基体浸入所述电解液中，进行水热处理，得到多面体结构氧化铁材料；

所述表面活性剂溶液中的表面活性剂为碱金属硫化物。

优选的，所述酸处理所用酸的pH值为5.5～6.5；所述酸处理的温度为25～30℃；处理时间为5～15s。

优选的，所述碱金属硫化物为硫化钠或硫化钾，所述表面活性剂溶液的浓度为1～150g/L。

优选的，所述碱性水溶液中的碱包括NaOH或KOH，所述碱性水溶液的浓度为1～500g/L。

优选的，所述表面活性剂溶液与碱性水溶液的体积比为1:(1～3)。

优选的，所述铁基体为平板铁、铁箔或多孔铁，所述铁基体中的铁含量98wt％。

优选的，所述水热处理的温度为120～250℃，时间为12～48h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的多面体结构氧化铁材料。

本发明提供了上述技术方案所述多面体结构氧化铁材料在超级电容器中的应用。