【摘 要】
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本文用Fe(III)水解耦合萃酸反应,获得前驱体α-FeOOH,通过高温焙烧得到产物α-Fe2O3,对水解耦合萃取反应制备α-Fe2O3的工艺技术条件和反应机理进行了研究。水溶液体系制备α-F
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本文用Fe(III)水解耦合萃酸反应,获得前驱体α-FeOOH,通过高温焙烧得到产物α-Fe2O3,对水解耦合萃取反应制备α-Fe2O3的工艺技术条件和反应机理进行了研究。水溶液体系制备α-FeOOH的最佳条件为:反应温度17 oC,起始pH 2.78,反应时间24 h,萃取剂体积浓度为33%,相比(O/W) 3:1,起始Fe(II)浓度0.10 mol/L,烘干温度45 oC。该条件下铁的转化率为99.55 %,SEM及TEM分析显示所得粉末为针状,粒径约15 nm。正交实验结果显示,相比对晶型及萃酸反应影响均是最大,反应温度对萃酸反应和Fe(II)转化率影响次之。该前驱体焙烧的最佳条件为600 oC,焙烧时间2 h。经过焙烧得到α-Fe2O3,形貌为棒状,粒径约20 nm。非水体系中制备α-FeOOH的最佳条件为:反应温度15 oC,萃取剂体积浓度为33 %,相比(O/W) 4:1,Fe(III)浓度0.20 mol/L,烘干温度50 oC,在该条件下反应铁转化率为98.85 %,SEM及TEM分析显示所得粉末形貌为椭球状,粒径约10 nm。正交实验结果显示,反应温度对Fe(III)转化率影响显著,起始Fe(III)浓度对所得粉体材料晶型影响较显著。该前驱体焙烧的最佳条件为600 oC,焙烧时间0.5 h,经过焙烧得到α-Fe2O3,形貌为球状,粒径约25 nm。对棒状纳米α-Fe2O3进行电化学性能测试,当其与乙炔黑、粘结剂比例为7:2:1时,所得电池的首次放电容量为1343 mAh/g,在30次循环充放电后容量保持在220 mAh/g左右。在相比(O:W)为2:1、有机相浓度为33%的情况下,恒界面池反应历程研究发现,起始Fe2+浓度和反应温度升高均会影响萃酸反应。利用初始速率法获得此体系在起始Fe(II)浓度为0.10 mol/L时的活化能为72.69 kJ/mol,20 oC的反应速率方程: r = 9.32×10 -2 [ Fe2 +]0.79。此反应是界面化学反应控制。
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