【摘 要】
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赤泥是氧化铝工业产生的固体废弃物。随着我国氧化铝工业快速发展,赤泥堆积量逐年增加。赤泥大量堆积极大浪费了土地资源,给社会的经济、生态可持续发展带来极大的压力,也对周边居民健康造成威胁。赤泥含有丰富的铝、钠、铁等元素,低成本高附加利用是赤泥利用方向的研究热点之一。因此,利用赤泥中的有价金属具有重要意义。钠离子电池由于钠资源丰富、价格便宜、易于合成等特点受到人们广泛关注。层状铁基正极材料是钠离子电池研
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赤泥是氧化铝工业产生的固体废弃物。随着我国氧化铝工业快速发展,赤泥堆积量逐年增加。赤泥大量堆积极大浪费了土地资源,给社会的经济、生态可持续发展带来极大的压力,也对周边居民健康造成威胁。赤泥含有丰富的铝、钠、铁等元素,低成本高附加利用是赤泥利用方向的研究热点之一。因此,利用赤泥中的有价金属具有重要意义。钠离子电池由于钠资源丰富、价格便宜、易于合成等特点受到人们广泛关注。层状铁基正极材料是钠离子电池研究的焦点之一,开发低成本、结构稳定、高能量密度的铁基正极材料是钠离子电池实用化进程的重要一环。本论文以赤泥磁选出的铁精粉（RM）为原料,利用其特殊的成分及构造制备层状铁基钠离电池正极材料,既可以实现工业固废高值化利用,降低生产成本;又可以保护环境,践行“绿水青山就是金山银山”的新时代环保理念。本文首次证明了赤泥铁精粉可作为一种良好的铁源用来制备钠离子电池层状铁基氧化物正极材料。主要研究内容与结论如下:（1）将赤泥铁精粉作为原料通过高温固相合成法制备P2-Na2/3MO2（M=Fe、Mn）材料（PM-1）,研究该材料作为钠离子电池正极材料的电化学性能。结果表明:赤泥铁精粉含有的Al3+成功掺杂到PM-1材料中,增加了材料的层间间距,从而提高钠离子的扩散速率能力,证明了赤泥铁精粉作为铁源制备钠离子电池正极材料的可行性。且PM-1材料在电压范围为2.0-4.2 V,电流密度为0.1 C下,提供了174.1 m Ah·g-1的放电比容量。（2）研究了以赤泥铁精粉为铁源,不同反应温度对合成的P2-Na2/3MO2（M=Fe、Mn）材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:在1000°C时形成的材料结晶度最好;当温度在900°C时,存在较多未发育完全的相,随着温度的升高,晶体逐渐发育完全。另外,当温度在1000°C时,在电压范围为1.5-4.3 V,电流密度为0.1 C下,初始放电比容量达到179.3 mAh·g-1。（3）研究了以赤泥铁精粉为铁源,原料配比不同n（RM）:n（Mn）比例对合成的P2-Na2/3MO2（M=Fe、Mn）材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:当n（RM）:n（Mn）的摩尔比例小于0.50时,有硅酸铝钠杂相的生成;形貌无明显变化。另外,当n（RM）:n（Mn）=0.50时制备的材料,在电压范围为1.5-4.3 V,电流密度为0.1 C下,提供了182.2 mAh·g-1的放电比容量。
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