（材料物理与化学专业论文）高铁酸钾碱性电池及其改性研究.pdf

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的极化能力大小有关，阳离子的极化作用越强，该高铁化合物就越不稳定。即当阳离子半径相近时，通常阳离子所带电荷越多，其极化作用越强；而阳离子所带电荷相同时，其半径越小，相应地极化作用也越强，则该高铁化合物就越不稳定。影响高铁酸盐稳定性的因素有很多，s c h r e y e r 等人【l z 7 】采用定量分析方法研究了高纯高铁酸盐在水溶液中的稳定性及其影响因素。分析结果认为高铁酸盐的初始浓度对高铁酸盐的稳定性有重要影响。当f e 0 4 2 。的浓度小于0 0 2 5m o l l时，1 h 分解了1 1 ，当f e 0 4 2 - 的浓度大于0 0 3m o l l 时，同样的条件下，高铁几乎全部分解。可见，存放高铁酸盐时，其溶液浓度不能过大，且溶液浓度越低越稳定。溶液中存在的其它离子也会影响高铁酸盐的稳定性。王立立等人【1 2 8 】认为f e 3 + 对f e 0 4 2 分解有明显的催化作用，v e 3 + 的量越多，f e 0 4 2 分解的越快。f e 3 + 对高铁酸盐的催化分解应属于自催化。溶液中m o 、n i 、c o 、c r 、h g 、r u 、v 、p t 、o s 、r h 、p d 、i r 等金属的高价离子及活性炭能促进f e 0 4 2 的分解7 2 ，1 2 9 - 1 3 1 1 。对于像硅酸钠、碘化钾和碘酸钾等物质【1 3 2 1 3 3 1 ，国内外学者一致认为他们可以提高高铁酸盐溶液的稳定性，能在一定程度上减缓其分解速度。另外，温度和酸碱度也是影响高铁酸盐稳定性的重要因素。w a g n e rwf等人【1 3 4 】研究发现，低温有利于f e o a 2 。的保存，对于浓度为0 0 1m o l l 的f e 0 4 2 溶液，2 5 时2 h 有10 分解，而0 5 以下f e 0 4 2 。几乎没有分解。高玉梅等人【1 3 5 】通过研究不同光照条件对高铁酸盐溶液分解的影响，发现紫外光对高铁酸盐有加速分解的作用，红外光对其没有明显的影响，可见光的影响则居中。宋亚瑞等人【1 3 6 】研究了酸碱度对高铁酸盐稳定性的影响，研究发现f e ( i v ) 溶液的稳定性随碱溶液浓度的升高而升高，在溶液碱浓度分别为lm o l l 、2m o l l 、3m o l l 时，5 h 和1 0 h 时吸光度下降分别为1 7 5 、9 2 、4 4 和1 9 1 、1 2 6 和7 7 ，反应1 5 h 后，f e ( i v ) 溶液相对较稳定，可见提高体系的碱浓度可使f e ( i v ) 化合物的稳定性增强。w a g i l e r 【】发现过量的高铁酸钾保存在足够浓度的溶液中，第一章绪论可以稳定存在很多年。综上所述，高铁酸盐水溶液的稳定性主要受浓度、催化剂、温度及酸碱度等因素的影响。第六节绿色多功能材料高铁酸盐的研究现状1 6 1 高铁酸盐在水处理方面的研究现状在水处理中，必不可少的两道工艺是絮凝和氧化消毒过程。目前使用最多的絮凝剂有硫酸铁、硫酸铝、氧化铁等；消毒剂有氯气、次氯酸钠、臭氧等。为了能提高水处理质量，同时降低水处理成本，人们不断寻求着高品质的水处理剂。理想的水处理剂应该具备以下功能：能够杀死水中的微生物；部分降解和氧化水中的有机或无机杂质；消除水中的胶体或悬浮粒子；除去水中含有的重金属离子。高铁酸盐以其独特的优势已逐渐发展成为具备以上功能的新型多功能绿色水处理剂。高铁酸盐可以氧化水中的有机物和无机物杂质。f e 0 4 2 具有很强的氧化能力，是有机合成中高效的氧化剂。酸性条件下，f e 0 4 2 。的氧化性非常强，可以氧化很多物质，如醇、酸、羟酮、苯腙、肟等有机化合物以及n h 2 + 、s 2 0 4 2 + 、s c n 和h 2 等无机化合物i 睨引。高铁酸盐是很好的絮凝剂。在氧化还原过程中f e 0 4 2 。被还原为f d + 或f e ( o h ) 3 ，这使其具有很好的絮凝作用，可以作为吸附剂，吸附各种阴阳离子。高铁酸盐用量较小的情况下，能够处理水中的很多金属元素，如f e 2 + 、f e ”、m n 2 + 、c u 2 + 等以及p b 2 + 、c d 2 + 、h 9 2 + 、c p 等重金属离子。v k s h a r m a 等人研究发现【3 6 】高铁酸钾对c u 2 + 、p b 2 + 、c d 2 + 、c ，等重金属离子具有较强的去处作用，质量浓度分别为3 1 9 、1 0 4 、5 6 2 、2 7 5m g l 的c u 2 + 、p b 2 + 、c d 2 + 、c ，的废水中，加入适量的高铁酸钾其去除率分别为9 8 o 、9 8 9 、9 8 6 、9 4 5 。高铁酸盐具有良好的杀菌消毒作用。f e 0 4 2 溶于水中能释放大量的原子氧，从而非常有效地杀灭水中的细菌和病毒，具有杀菌力高、反应快速的特点。以前使用较多的氯化物饮用水消毒法，容易产生有毒的三氯甲烷等有机氯化物，对人和水体生物都有一定的毒副作用。使用高铁酸盐作消毒剂，不但比氯化物有更好的杀死微生物、病菌、病毒的消毒效果，而且在整个水的消毒和净化过程中，不会产生有害物质及水体的二次污染。1 2第一章绪论高铁酸盐适用的p h 范围宽泛，除臭功能良好。高铁酸盐的除臭功能主要是通过氧化水中具有刺鼻气味的物质，诸如硫化氢、甲硫醇、甲基硫、氨气等恶臭物质，将其转化为安全无味的物质。因而用高铁酸盐处理后的水无嗅无味，口感好，而且成本也低于其它水处理剂。总之，使用高铁酸盐作为水处理剂，可以简化水处理工序、降低成本、避免产生有害离子及有害离子衍生物，在水处理中具有实际推广应用价值。1 6 2 高铁酸盐在有机物氧化合成方面的研究现状高铁酸盐是绿色、无污染、高选择性和高活性的强氧化剂，其氧化性能比k m n 0 4 、0 3 和c 1 2 还强，在有机物氧化合成中的应用具有很好的发展前景【9 瑚】。早在1 8 9 7 年，m o e s e r 【1 3 7 】在研究中就发现冷的高铁酸钾溶液可以氧化氨，而只有在加热的情况下高锰酸钾才能反应。另外，如滤纸、乙醇、木材等有机材料都会被高铁酸钾水溶液侵蚀。直到1 9 7 1 年a u d c t t e 等 9 1 首次把高铁酸钾用于有机化合物的氧化合成，之后才相继出现了一系列的有关研究报道。高铁酸盐可以在水相中氧化有机物。a u d e t t e 等人【9 l 通过研究发现，在碱性水溶液( p h = 1 1 4 ) 中，高铁酸钾具有很强的氧化性，是一种选择性极好的氧化剂，室温下就能将伯醇、伯胺以及仲醇迅速地氧化为其相应的醛和酮。但高铁酸钾在给定的条件下不能氧化双键，基本也不能氧化叔醇和叔胺。由于这类反应需在强碱性( p h = 1 1 5 , - - 1 3 5 ) 水溶液中进行，不适合于对碱性敏感或不溶于水的有机物，使其应用受到了限制。高铁酸盐在相转移催化剂存在下的氧化过程具有较高的反应活性。高铁酸盐作为氧化剂最大的不足，是它在有机溶剂中溶解度很小。曾雷等人【1 3 8 】针对高铁酸盐的氧化性能进行了研究，结果表明：在强碱性环境中，高铁酸盐是一种非常有效的选择性氧化剂。在没有相转移催化剂存在下，十二醇的氧化转化率较低，甚至观察不到反应发生。相转移催化剂十八冠六醚和三辛基甲基氯化铵都具有较好的反应活性和选择性。而且，相转移催化剂不同转化率也存在较大差异。此外，高铁酸钾在苯作为溶剂氧化有机物、有机物溶剂中用多孔性固体作催化剂、烃类的氧化领域等的研究也取得了较大进展。由此可见，高铁酸盐有良好的选择性和氧化活性，具有安全、无毒、无污染等优点，是一种有机工业氧化剂理想的替代品。1 3第一章绪论1 6 3 高铁酸盐在电池材料方面的研究现状高铁酸盐作为电极材料是一个较新的研究方向。高铁酸盐中f e 元素的价态为+ 6 价，参加放电反应时涉及3 e 。转移，所以高铁酸盐具有较高的比容量【i 驯。其中，高铁酸钾的理论比容量为4 0 6m a h g ，高铁酸钠的理论比容量为4 8 5m a h g ，高铁酸钡的理论比容量为3 1 3m a h g ，高铁酸锂的最高为6 0 1m a h g 。作为电池正极材料可与z n 、金属氢化物、金属锂等负极材料组成电池，被称为“高铁电池”。高铁酸盐的理论比容量要高于在一次电池中常用的正极材料m n 0 2 和二次电池的正极材料l i c 0 0 2 和n i ( o h ) 2 。而且高铁酸盐具有极其丰富的原料资源，较稳定的放电性能( 放电平台长) ，良好的充电性和放电产物无污染或少污染等优点。这些优良的电化学性能使高铁酸盐成为新型绿色环保化学电源电极材料的研究热点。目前，对高铁酸盐作电极材料的电化学性能研究主要集中在以下两种体系。一是在碱性电解质体系中，即高铁酸盐用作碱性电池正极材料，可与z n 负极、金属氢化物等电极组成一次、二次碱性电池。由于大部分高铁酸盐在碱性水溶液中的溶解度都比较大，如果以碱性水溶液作为电解质，只有b a f e 0 4 等少数溶解度较小的盐类才适合作电极材料。而k 2 f e 0 4 的溶解度随碱液浓度的增强而减小，为避免由于电极溶解而造成的自放电，应选择强碱性溶液作电解质或对溶解度大的高铁酸盐进行一些预处理使其不会溶解在电解质溶液中。或者用碱性固态电解质取代液态碱液电解质，以减小高铁酸盐在碱液中的溶解，提高高铁酸盐的稳定性。二是在非水介质体系中，即以有机溶剂作为电解液的主要成分，用高铁酸盐作锂离子电池正极材料。相比于碱性水溶液，高铁酸盐在有机溶剂中几乎不溶，因此大多数高铁酸盐都可以在有机电解液中作为电极材料。1 6 3 1 高铁酸盐在碱性电解质中的电化学性能研究s t u a r t l i c h t 等人首次对高铁酸盐在碱性液态电解质中的电化学性能进行了研究【1 0 3 】，指出l ( 2 f e 0 4 的放电电位为1 7 5v ，b a f e 0 4 的放电电位为1 8 5v 。高铁酸盐代替m n 0 2 作正极材料与z n 负极所构成的电池放电容量有明显的优势，m n 0 2 的理论比容量只有3 0 8m a h g ，k e f e 0 4 和b a f e 0 4 的理论比容量明显高于m n 0 2 。k e n n e t ha w a l z 等人【1 4 0 】对高铁酸盐在碱性液态电解质中的电化学性能也进行了研究，研究发现电池放电到1 5v 时的阻抗要比1 ov 时小，其原因主要是1 4第一章绪论初始放电时电极表面活性物质直接和电解质接触，当放电到一定程度时放电产物f e 2 0 3 或f e ( o h ) 3 覆盖在电极表面阻止了电解液进入电极内部，使得阻抗增大：研究还指出纯度越高的k 2 f e 0 4 其放电容量越高，极片表面积越大其放电性能越好。a y e r s 等人【1 4 l 】研究了f e ( v i ) 及其在碱性体系中的电化学活性。研究发现经过3 个月的放置，b a f e 0 4 完全分解为f e ( i i i ) 和f e ( i v ) ，分析认为在干燥状态下储存是相对稳定的。同时发现在恒定电流下对b a f e 0 4 碱性电池放电有2个放电平台，这一点与k e f e 0 4 的一个放电平台不同。分析b a f e 0 4 放电可能会经过一个稳定的中间态，其结构可能是稳定的钙钛矿型。相比较而言，k 2 f e 0 4的初始放电步骤则是一个速控步，不稳定的中间产物迅速转化成f e ( i i i ) 。l i c h t 等人【6 4 j 合成了复盐n a l 1 k o 9 f e 0 4 和r b l 7 硒3 f e 0 4 ，并对他们在碱性下溶解度做了比较，发现溶解度s ( n a t 1 杨9 f e 0 4 ) s ( k 2 f e 0 4 ) s ( r b l 7 k o 3 f e 0 4 ) s ( c s 2 f e 0 4 ) 。在碱性z n 负极电池中，这些复盐的电化学性能接近k 2 f e 0 4 阴极。y a n g 等人【9 8 】则合成了k 2 s r ( f c 0 4 ) 2 ，发现k 2 s r ( f e 0 4 ) 2 在碱性溶液中溶解度比k 2 f e 0 4 小，其小电流放电以及高温电化学性能更佳，但其放电电位略低，并且电荷转移电阻较大。g h o s h 1 4 2 】等人使用原位f e 5 7 穆斯堡尔谱以及x p s 等方法研究了k 2 f e 0 4在碱性溶液中的可逆行为。发现在碱性电池中通常的充放电条件下，k e f e 0 4 的充电效率为总电流的3 6 ，为高铁碱性二次电池研究提供了依据。除k 2 f e 0 4 和b a f e 0 4 之外，a 9 2 f e 0 4 ，c s 2 f e 0 4 ，c a f e 0 4 ，s r f e 0 4 等诸多高铁酸盐也逐渐被应用于高铁碱性电池中，并表现出良好的电化学性能【6 1 ，6 4 , 7 3 , 9 1 , 9 3 , 9 5 ,1 1 9 1 。同时，以t i b 2 等高容量和高能量的材料为负极的多种高铁碱性电池也得到了研究【7 4 ，7 6 , 1 4 3 1 。综上所述，高铁酸盐作碱性电池正极材料与传统的锌锰电池相比，具有高电压、高能量和不污染环境等优点。同时，反应过程中f e 0 4 2 还原反应生成的o h 在阳极氧化过程中与z n 2 + 相结合生成z n ( o h ) 2 ，起着离子导电的作用，所以在高铁电池中无需添加其他的电解质。但内阻较大，自放电现象严重是碱性高铁电池商业化所需解决的问题。1 6 3 2 高铁酸盐在非水介质中的电化学性能研究高铁酸盐在水溶液体系电池中的应用不能得以有效的实施，主要有两个原因：一是高铁酸盐在水溶液体系中不稳定，二是有些高铁酸盐在水溶液体系中1 5第一章绪论的溶解度太大。因此，在非水溶液体系中使用高铁酸盐是一种有益的探索。采用高铁酸盐与锂电极配对，以l i p f 6 e c + d m e 为电解液组成的二次高铁锂电池中，高铁酸盐稳定性明显改善。s t u a r t 等人【7 1 ，1 删研究了非水介质1ml i c l 0 4 的乙腈溶液对k 2 f e o j z n 电池放电性能的影响。5 0 k 2 f e 0 4 + 3 0 乙炔黑+ 2 0 l i o h 的正极在1 1c m 的纽扣电池中，以0 0 2m a c m 2 放电时1 0v 以上放电比容量可达3 9 4m a h g 。研究认为使用乙腈溶液可以避免水溶液体系中由于k 2 f e 0 4 的溶解而导致的容量损失。并得出了高铁酸锂在乙腈介质中可能的脱嵌锂机理：电极反应：l i 2 f e 0 4 + x l i + x e = l i ( 2 + x ) f e 0 4x = 3电池反应：l i 2 f e 0 4h l i = l i ( 2 + x ) f e 0 4x = 3l i n 等人【1 4 5 。1 4 6 对b a f e 0 4 作锂离子电池电极材料的电化学性能也进行了研究，b a f e 0 4 电极的放电曲线显示其放电容量可低至o 5m a h g ，所以在高电位区间( 3 3 7 4m y - 2 6 1 8m y ) 工作的b a f e 0 4 不适合用作锂离子电池的正极材料。而在低电位区间内( 2 9 0m v - 一0m y ) 工作的b a f e 0 4 放电容量可达2 9 4m a h g ，适合用作锂离子电池的负极材料。b a f e 0 4 电极可能的充放电反应为：b a f e 0 4 + 2 l i o h = b a l i 2 f e 0 5 + h 2 0b a l i 2f e 0 5 - - 2 e = b a f e 0 5 + 2 l i +b a f e 0 5 + 6 l i + + 6 e = b a l i 6 f e 0 5b a l i 6 f e 0 5 6 e = b a f e 0 5 + 6 l i +周震涛等人【8 2 l 也对高铁酸盐在非水体系中作锂离子电池正极材料进行了电化学性能研究。研究指出l i k 2 f e 0 4 的放电曲线平坦，放电容量可达3 3 0m a h g ，平均工作电压为2 5v 。相同条件下与l f e 0 4 电池相比，l 泊a f e 0 4 电池要具有更高的工作电压、更好的放电性能及更小的电极极化。1 6 4 高铁酸盐电化学性能的改性研究由于高铁酸盐本身的强氧化性和遇水分解的不稳定性，使得其作为电池正极材料在电化学方面的研究面临种种困难。已有文献报道可以通过添加各种固体盐类或氧化物来提高高铁酸盐的电化学性似5 7 弓8 ，6 0 ，7 0 ，7 2 7 5 ，7 7 1 。s t u a r tl i c h t 等人对高铁酸盐电化学性能的改性研究进行了实验限甄1 4 7 1 ，发现掺杂c o ( i i i ) 离子可以提高k 2 f e 0 4 阴极的放电电位，电位提高大约1 5 0m v 左右。在制备好的高铁酸盐成品表面均匀分散一层高锰酸钾，可以有效地抑制高铁酸1 6第一章绪论盐的分解，提高高铁酸盐的稳定性。使用m n 0 2 添加改性b a f e 0 4 的研究表明 5 6 1 b a f e 0 4 中添加1 m n 0 2 时，它的平均放电电位约下降2 0 0m v ，开路电压不会显著改变，f e 0 4 2 3 e 。还原过程的高法拉第效率不会发生显著变化，有利于控制高铁电池的放电电位。k m n 0 4 改性的正极材料在a a a 型碱性锌负极电池中放电能量为2 2w h t 5 9 j 。相同的放电条件下，s r f e 0 4 正极放电能量为1 5w h ，但放电电压平台可以达到1 8v ，比b a f e 0 4 略高 6 t j 。s t u a r tl i c h t 等人还研究了添加物对于f e ( v i ) 阴极导电和电荷迁移的影响【7 0 ，7 2 1 。研究发现，在k 2 f e 0 4 阴极中添加5 s r t i 0 3 ，可以大幅度地提高k 2 f e 0 4的电荷迁移能力，提高k 2 f e 0 4 的放电容量。小颗粒( 1 岬) 石墨、压缩碳黑以及氟化聚合体石墨炭类导电添加剂也能够影响f e ( v i ) 的放电性能，加强f e ( v i )的3 e 。还原过程，改善f e ( v i ) 阴极的放电性能。在高铁电池正极中添加不同量的氟化石墨( c f x ) n 时，电池的放电电位由1 5 1 6v 降低至1 2 1 3v ，但却能维持较高的放电效率。a 9 2 0 和a g o 可以有效改善k 2 f e 0 4 的电荷传递过程，从而有效提高了其放电性能。第七节金属硼化物作为电极材料的研究进展及应用随着便携式电子设备的迅速发展及其日益小型化、微型化，人们对化学电源的容量提出了越来越高的要求，这促使人们研究具有高比容量的电极材料。当前市场上z n m n 0 2 电池仍然拥有较大的市场占有率，但由于碱性m n 0 2 z n 电池锌电极的利用率已接近其理论容量【1 4 8 4 9 1 ，进一步提高其比能量密度已十分有限。从热力学角度考虑，许多过渡金属( 如m n 、f e 、v 、t i 等) 和非金属( 如c 、b 、s i 等) 元素均可作为高容量化学电源负极材料。然而，由于这些物质在水溶液中不稳定或者表面钝化而不能实现预期的电化学反应。近年来，不断有研究者发现过渡金属硼化物具有一定的电化学活性，可以作为电池负极材料而产生超常的电化学容量。具有代表性的过渡金属硼化物为t i b 2 和v b 2 ，它们可以通过多电子转移比z n 电极具备更高的容量。作为负极时，其发生的电化学反应为【侧：t i b 2 + 12 0 h - 一t i ( a m o r p h o u s ) + 2 8 0 3 一+ 6 h 2 0 + 6 e v b 2 + 2 0 0 h 广一v 0 4 3 - + 2 8 0 3 3 - + 1 0 h 2 0 + ll e -硼化物作为电池材料负极的电化学优势要超过z n 电极。但是硼化物m n 0 21 7电池的电压低组合成类似于极的不足。1 7 1 金属硼化物在碱性电解质一次电池中的研究进展及应用较早将金属硼化物应用于电池材料研究的是a m e n d o l as ，其利用金属硼化物的多电子反应特性，以氢氧化钾水溶液为电解质，将金属硼化物作为负极材料制成高容量的一次性电池【”刭。杨汉西等人【1 5 0 】研究了t i b 2 和v b 2 在氢氧化钾碱液中的电化学行为。研究发现，t i b 2 和v b 2 的循环伏安曲线上有较强的阳极氧化峰，说明两个化合物均具有很好的电化学氧化活性，并计算出t i b 2 发生阳极氧化所释放出的电量约为2 2 0 0m a h g ，接近发生6 个电子氧化的放电量( 2 3 1 4m a h g ) 。当放电速率为1 0 0m a g 时，t i b 2 电极的放电量为1 6 0 0m a h g ；放电速率为5 0 0m a g 时，t i b 2 电极的放电量仍为9 0 0m a h g ，远超过z n ( 8 2 0m a h g ) 电极的理论容量，表现出了很高的放电容量。王雅东等人【1 5 3 】也研究了金属硼化物作为电池负极的电化学性能，研究指出引起惰性过渡金属和硼元素电化学活化原因的初步解释是：高度电负性的硼元素与过渡金属形成合金后，硼元素的化学稳定性降低，有利于电化学氧化反应。硼元素的电化学活化使电极电势钳制在较负区域，导致某些过渡金属元素处于活化态，因此可同时发生电化学氧化并释放出超常电化学容量。王永龙等人【1 5 4 】将t i b 2 应用到高铁酸钡一次碱性电池中作负极材料，研究了这一电池体系在不同浓度电解质下的电化学性能。研究发现由于高铁酸钡和负极产物在正极表面生成难溶硼酸盐，从而导致扩散阻抗和电化学反应电阻增大，造成电池放电不完全。1 7 2 金属硼化物在非水介质电池中的研究进展及应用目前，在锂离子电池中，比较常用的负极材料为石墨。使用石墨作锂离子电池的负极，锂在循环过程中容易形成枝晶而导致安全问题【1 珏1 5 7 1 ，通过物理方法或化学手段改性石墨，可对以上问题有所改善。使用s i 作为负极材料时，其理论容量可达9 9 0m a h g ，远远高于石墨的理论容量，因此s i 作为锂离子电池负极材料受到人们的关注【”引。但是在充放电的过程中，由于s i 的体积变化较大，引起s i 的形态发生变化，从而使电池的容量在循环过程中显著下降。1 1 s e o kk i m 等人【1 5 9 】采用具有纳米特征的s i f r i b 2 ( 含4 0 s i ) 复合电极作为锂离子电池的阳极，1 8使电池的容量提研究了高容量和容量提高到大约由于金属硼并可释放出很高的电化学容量。金属硼化物在电化学性能上的这些潜在优势无疑为研究高能量电池电极材料提供了新的思路。第八节论文选题的目的和主要研究内容高铁酸盐具有较高的理论比容量和放电电压、较稳定的放电性能以及“电极废物 无污染或少污染等优点，可代替传统锌锰电池中的二氧化锰作为电池的阴极材料，已经成为新型绿色环保电池正极材料的研究热点。在一次性碱性电池方面，高铁正极展示了高的放电电压，良好的放电平台以及大的放电容量。但由于高铁酸盐本身的强氧化性和遇水分解的不稳定性，高铁电池自放电现象比较严重。因此，研究高铁一次性碱性电池自放电现象严重的原因，解决自放电问题以及进一步探索高铁电池的电化学放电机理，提高高铁碱性电池的稳定性都具有重要的现实意义。根据近些年来高铁酸盐的研究状况，针对研究过程中存在的问题，本论文拟展开如下方面的研究工作：( 1 ) 用易于制备的k 2 f e 0 4 固体颗粒作为阴极活性物质，调整次氯酸盐法制备高铁酸钾的合成条件，得出最佳的合成工艺，合成高纯的k 2 f e 0 4 ，并使用x r d 、f t i r 、x p s 等多种分析手段表征高铁酸盐结构。( 2 ) 研究k 2 f e 0 4 作为一次碱性电池电极材料的性能。研究电解液浓度、不同倍率放电等因素对k 2 f e 0 4 z n 碱性电池电化学性能的影响。为了进一步提高k 2 f e 0 4 z n 碱性一次电池的平台和容量等电化学性能，采用添加具有电催化活性的金属氧化物以及具有良好导电性的金属粉末等材料的方法，利用恒电流充放和线性扫描等电化学测量技术，研究这些添加材料对k 2 f e 0 4 z n 碱性一次性电池电化学性能的影响及其放电机制。( 3 ) 由于k 2 f e 0 4 z n 电池中z n 负极在碱液中的放电产物h 2 严重影响了高铁酸钾的稳定性，采用比容量更大，且其放电产物对高铁稳定性影响较小的硼化物作为负极材料，研究k 2 f e 0 4 t i b 2 碱性电池的电化学性能。并针对k 2 f e 0 4 1 92 0【l 】【2 】【3 】【4 】【5 】【6 】【8 】【9 】【1 0 】【l l 】 1 2 】【1 3 】【1 4 】 1 5 】 1 6 】【1 7 】w o o drh t h eh e a t ，f r e ee n e r g ya n de n 廿o p yo ft h ef e n a t e ( v i ) i o n j a m c h e m s o c ，19 5 8 ，8 0 ( 9 ) ：2 0 3 8 - 2 0 4ls t a h lge o p u s c u l u mc h i m i c o - p h y s i c o m e d i c u m h a l a e - m a g d e b u r g i a e ：17 0 2f r e m ye ci lp r e p a r a t i o no fp o t a s s u i mf e r r a t e ( v 1 ) i na l k a l i n es o l u t i o n s a c a d s c i p a r i s ，l8 4l ，( 1 2 ) ：1 2 - 2 3g y o r ys ，z u s a m m e n f a s s u n go n e u ev o l u m e t r i s c h em e t h o d ez u rg e h a l t s b e s t i m m u n gd e rf o w l e r s c h e nl o s u n gu n dd e sb r e c h w e i n s t e i n s f r e s e n i u s j o u r n a lo f a n a l y t i c a lc h e m i s t r y ，18 9 3 ，( 3 2 ) ：4 1 5 - 4 2 1t h o m p s o ngw ，o c k e r m a nlt s c h r e y e rjm p r e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o no fp o t a s s i u mf e r r a t e v i j a m c h e m s o c ，1 9 5 1 ，7 3 ( 3 ) ：1 3 7 9 1 3 8 1h r o s t o w s k ihj ，s c o rab t h em a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t yo fp o t a s s i u mf e r r a t e j c h e m p h y s ，1 9 5 0 ，1 8 ( 1 ) ：1 0 5 1 0 7a u d e r erj ，q u a i ljw ，s m i t hpj f e r r a t em ) i o n , an o v e lo x i d i z i n ga g e n t t e t r a h e d r o nl e t t ，1 9 7 1 ，1 2 ( 3 ) ：2 7 9 - 2 8 2q u el 。h oryn d i o x y g e na c t i v a t i o nb ye n z y m e sw i t hm o n o n u c l e a rn o n h e m ei r o na c t i v es i t e s c h e m r e v ，19 9 6 ，9 6 ( 7 ) ：2 6 0 7 - 2 6 2 4j i a n gjq ，l l o y db p r o g r e s si nt h ed e v e l o p m e n ta n du s eo ff e r r a t e ( v os a l ta sa no x i d a n ta n dc o a g u l a n tf o rw a t e ra n dw a s t e w a t e ru e a t m e n t w a t e rr e s ，2 0 0 2 ，3 6 ( 6 ) ：1 3 9 7 - 1 4 0 8m aj ，l i uw e f f e c t i v e n e s so ff e r r a t e ( v i ) p r e o x i d a t i o ni ne n h a n c i n gt h ec o a g u l a t i o no fs u r f a c ew a t e r s w a t e rr e s ，2 0 0 2 ，3 6 ( 2 0 ) ：4 9 5 9 - 4 9 6 2m aj ，l i uw e f f e c t i v e n e s sa n dm e c h a n i s mo fp o t a s s i u mf e r r a t e ( v dp r e o x i d a t i o nf o ra l g a er e m o v a lb yc o a g u l a t i o n w a t e rr e s ，2 0 0 2 ，3 6 ( 4 ) ：8 71 8 7 8r e a djf ，j o h nj ，m a c p h e r s o nj ，e ta 1 t h ek i n e t i c sa n dm e c h a n i s mo ft h eo x i d a t i o no fi n o r g a n i co x y s u l f u rc o m p o u n d sb yp o t a s s i u mf e r r a t e ：p a r ti s u l f i t e 。t h i o s u l f a t ea n dd i t h i o n i t ei o n s i n o r g c h i m a c t a , 2 0 0 1 ，31 5 ( 1 ) ：9 6 - 1 0 6f a nmh ，b r o w nrc ，h u a n gcp p r e l i m i n a r ys t u d i e so ft h eo x i d a t i o no fa r s e n i c ( 1 1 1 ) b yp o t a s s i u mf e r r a t e i n t j e n v i r o n p o l l u t ，2 0 0 2 ，18 ( 1 ) ：91 - 9 6j o h n s o nmd ，h o r n s t e i nbj t h ek i n e t i c sa n dm e c h a n i s mo ft h ef e r r a t e ( v i ) o x i d a t i o no fh y d r o x y l a m i n e s i n o r g c h e m ，2 0 0 3 ，4 2 ( 21 ) ：6 9 2 3 - 6 9 2 8n i c o lmj 。o u r e s i nn a n o d i cb e h a v i o u ro fa r s e n o p y r i t ea n dc a t h o d i cr e d u c t i o no ff e r r a t e ( v 1 )麓0缝蛰强薯疆重【1 8 】【1 9 】【2 0 】【2 l 】【2 2 】【2 3 】【2 4 】【2 5 】【2 6 】【2 7 】【2 8 】【2 9 1【3 0 】【3 l 】【3 2 】【3 3 1【3 4 】r e a djf ，m a c c o r m i c kkj ，m c b a i nam t h ek i n e t i c sa n dm e c h a n i s mo ft h eo x i d a t i o no fd le t h i o n i n ea n dt h i o u r e ab yp o t a s s i u mf e r r a t e t r a n s i t i o nm e t c h e m ，2 0 0 4 ，2 9 ( 2 ) ：1 4 9 1 5 8s h a r m avl ( n o o r h a s a nn o x i d a t i o no fa m i n o p o l y c a r b o x y l a t ec h e l a t i n ga g e n t sb yf e r r a t e ( v o a b s t r p a p a m c h e m s o c ，2 0 0 4 ，( 2 2 8 ) ：u 61l - u 61 le n gyy ，s h a r m avl ( r a yak f e r r a t e ( v i ) ：g r e e nc h e m i s t r yo x i d a n tf o rd e g r a d a t i o no fc a t i o n i cs u r f a c t a n t c h e m o s p h e r e ，2 0 0 6 ，6 3 ( 1 0 ) ：1 7 8 5 - 1 7 9 0s h a r m avl ( m i s h r askr a yak k i n e t i ca s s e s s m e n to ft h ep o t a s s i u mf e r r a t e ( v i ) o x i d a t i o no fa n t i b a c t e r i a ld r u gs u l f a m e t h o x a z o l e c h e m o s p h e r e ，2 0 0 6 ，6 2 ( 1 ) ：1 2 8 - 1 3 4z h uj ，x i l u a ny ，y el ，e ta 1 i m p r o v i n ga l a c h l o rb i o d e g r a d a b i l i t yb yf e r r a t eo x i d a t i o n j h a z a r d m a t e r ，2 0 0 6 ，1 3 5 ( 1 3 ) ：9 4 - 9 9l i usz ，w a n gbh ，c u ibc ，e ta 1 d e e pd e s u l f u r i z a t i o no fd i e s e lo i lo x i d i z e db yf e ( v i )s y s t e m s f u e l ，2 0 0 8 ，( 8 7 ) ：4 2 2 - 4 2 8n o o r h a s a nnn ，s h a r m avk k i n e t i c so ft h er e a c t i o no fa q u e o u sk o n ( v i ) ( f e 0 4 2 ) w i t he t h y l e n e d i a m i n e t e t r a a c e t i ca c i d d a l t o nt r a n s a c t i o n s ，2 0 0 8 ，( 1 4 ) ：18 8 3 18 8 7s h a r m avky n g a r dra ，c a b e l l ide ，e ta 1 f e r r a t e ( v 1 ) a n df e r r a t e ( v ) o x i d a t i o no fc y a n i d e ，t h i o c y a n 砒e ，a n dc o p p e “i ) c y a n i d e r a d i a t p h y s c h e m ，2 0 0 8 ，7 7 ( 6 ) ：7 6 1 7 6 7于海莲，胡震绿色功能材料高铁酸盐的制备及其应用研究进展化工科技，2 0 0 8 ，1 6 ( 3 ) ：7 0 - 7 4s h a r m avkr i v e r aw ，s m i t hjo ，e ta 1 f e r r a t e ( v i ) o x i d a t i o no fa q u e o u sc y a n i d e e n v i r o n s c i t e c l m 0 1 ，1 9 9 8 ，3 2 ( 1 7 ) ：2 6 0 8 - 2 6 1 3k a z a m af v h li n a c t i v a t i o nb yp o t a s s i u mf e r r a t e w a t e rs c i t e c h n 0 1 ，1 9 9 5 ，3l ( 5 6 ) ：1 6 5 - 1 6 8s h a r m avk d i s i n f e c t i o np e r f o r m a n c eo ff e ( v i ) i i lw a t e ra n dw a s t e w a t e r ：ar e v i e w w a t e rs c i t e c l m 0 1 ，2 0 0 7 ，5 5 ( 1 - 2 ) ：2 2 5 - 2 3 2d el u c asj ，i d l ecn ，c h a oac q u a l i t yi m p r o v e m e n to fb i o s o l i d sb yf e r r a t e ( v 1 ) o x i d a t i o no fo f f e n s i v eo d o u rc o m p o u n d s w a t e rs c i t e c l m 0 1 ，1 9 9 6 ，3 3 ( 3 ) ：l1 9 1 3 0l e ey ，y o o nj ，y o ng u n t e nu s p e c t r o p h o t o m e t r i cd e t e r m i n a t i o no ff e r r a t e ( f e ( v i ) ) i nw a t e rb ya b t s w a t e rr e s ，2 0 0 5 ，3 9 ( 1 0 ) ：1 9 4 6 - 1 9 5 3c h om ，l e ey ，c h o iw ，e ta 1 s t u d yo nf e ( v i ) s p e c i e s 鹤ad i s i n f e c t a n t ：q u a n t i t a t i v ee v a l u 砒i o n【3 5 】【3 6 】【3 7 】【3 8 】【3 9 】 4 0 】【4 l 】【4 2 】 4 3 】【4 4 】【4 5 4 6 】【4 7 】 4 8 】【4 9 】【5 0 】a n dm o d e lj i a n gjq ，w a n gs ，p a n a g o u l o p o u l o sa t h ee x p l o r a t i o no fp o t