技术摘要：
本发明公开了一种纳米氟化铁的制备方法。由碳钢作为阳极、石墨作为阴极，电解氟化铵‑氢氟酸的水溶液制备(NH4)3FeF6前驱体，再通过煅烧前驱体得到纳米FeF3材料。该方法不仅制备工艺简单、成本低、效率高，而且可以通过调控电解参数来获得不同粒径大小的前驱体材料，进  全部
背景技术：
本发明的目的就是针对现有工艺的缺陷，利用电解技术提供一种简单可控的纳米 氟化铁的制备方法。 本发明是通过以下技术步骤实现的：一种纳米氟化铁的制备方法，其特征在于：由 碳钢作为阳极，石墨为阴极材料，利用电解NH4F-HF的水溶液制备(NH4)3FeF6前驱体，再通过 进一步热分解制备纳米尺度的氟化铁颗粒。 其具体步骤如下： 3 CN 111606358 A 说　明　书 2/3 页 (1)配置NH4F-HF电解液，超声分散得到透明液体； (2)以碳钢作为阳极材料，碳钢通常有Q235、Q345、10#、20#、45#，利用机械打磨、酸 洗、蒸馏水清洗除去阳极材料表面铁锈、污渍，获得干净平整的阳极材料； (3)连接电路，将阴、阳电极材料连接好后浸入NH4F-HF水溶液的电解液中，打开直 流电源进行电解反应； (4)对电解后产生的(NH4)3FeF6白色沉淀进行过滤、洗涤、烘干得到(NH4)3FeF6白色 粉末； (5)将(NH4)3FeF6白色粉末煅烧即得到纳米FeF3材料。 优选上述的酸洗液配方为：HCl20～40g/L，酸洗时间20～30s。 优选上述的电解液中NH4F的浓度为0.9～2.7mol/L，NH4F与HF物质的量的比为1:(1 ～3)。 优选上述电解反应的参数为：电流密度为2.5～12.5A/dm2，电解温度为10～50℃， 电解时间为0.8～4h，搅拌速度为300～400r/min。 优选上述的将过滤后的白色沉淀利用无水乙醇清洗，在60～80℃下鼓风烘干12～ 24h，得到(NH4)3FeF6白色粉末。 优选上述的煅烧温度为350～400℃，惰性气氛下保温1～3h得到纳米FeF3材料。 本发明的有益效果是： 本发明采用电解的方法制备了(NH4)3FeF6前驱体，可以通过调控电解参数来获得 不同粒径大小的前驱体材料，进而控制纳米FeF3粒子簇的大小；本发明备工艺简单，耗时 短，同时电解时能量利用率高，从而达到降低能耗、节约成本的目的；另外，所制备的电极在 锂离子电池中具有优异的电化学性能。 附图说明 图1为实施例1制备的(NH4)3FeF6的SEM图； 图2为实施例1制备的(NH4)3FeF6的XRD图； 图3为实施例1制备的FeF3的SEM图； 图4为实施例1制备的FeF3的XRD图； 图5为实施例1制备的电极的充放电曲线。
技术实现要素：
本发明是通过以下技术步骤实现的： 实施例1 配置300ml电解液，其中NH4F浓度为1.35mol/L，按摩尔比1:2加入40wt％的HF。取 Q235碳钢片，经过打磨、酸洗30s(HCl20g/L)、蒸馏水清洗除去表面铁锈、污渍后作为阳极材 料，石墨电极作为阴极材料，电流密度为5A/dm2，电解温度为20℃，电解2h，搅拌速度为 400r/min。过滤出白色沉淀，使用无水乙醇清洗，在80℃下鼓风干燥12h后获得(NH4)3FeF6白 色粉末前驱体。将前驱体粉末加热至350℃，高纯氩气气氛下保温2h，得到纳米FeF3材料。 如图1所示，本实施例制备的(NH4)3FeF6颗粒大小均匀，为微米级的无定型颗粒，中 值粒径为40.1μm，分散性好，无团聚现象。 4 CN 111606358 A 说　明　书 3/3 页 如图2所示，本实施例制备的(NH4)3FeF6X射线衍射谱图显示为高结晶度的单相物 质。 如图3所示，本实施例煅烧获得的FeF3是在前驱体结构上进行分解形成了尺寸为 80nm左右的小颗粒，小颗粒之间接触紧密，在增加比表面积的同时保证材料的导电性，说明 改变电解参数可以控制最终获得的FeF3的聚集态。 如图4所示，本实施例制备的FeF3的XRD图谱显示具有较强的衍射峰，在2θ＝26.8° 位置出现FeF2的衍射峰，这是由于FeF3进一步分解失去一个F-所形成的，可通过增大保护气 流速，改善管式炉气密性降低此副反应。 如图5所示，本实施例制备的纳米FeF3材料作为正极材料组装锂离子扣式电池，在 电压窗口2.0至4.2V，恒定电流密度在20mAg-1的放电/充电曲线，FeF3首次放电比容量为 188mAh/g(理论为237mAh/g)。 实施例2 配置300ml电解液，其中NH4F浓度为2.7mol/L，按摩尔比1:1加入40wt％的HF。取 Q235碳钢片，经过打磨、酸洗20s(HCl40g/L)、蒸馏水清洗除去表面铁锈、污渍后作为阳极材 料，石墨电极作为阴极材料，电流密度为12.5A/dm2，电解温度为50℃，电解0.8h，搅拌速度 400r/min。过滤出白色沉淀，使用无水乙醇清洗，在80℃下鼓风干燥12h后获得(NH4)3FeF6白 色粉末前驱体，其中值粒径为81.6μm。将前驱体粉末加热至350℃，高纯氩气气氛下保温3h， 得到113nm左右的纳米FeF3材料。用作锂电正极材料，在实施例1相同的测试条件下最高放 电比容量为150mAh/g。 实施例3 配置300ml电解液，其中NH4F浓度为1.8mol/L，按摩尔比1:2加入40wt％的HF。取 20#碳钢片，经过打磨、酸洗25s(HCl30g/L)、蒸馏水清洗除去表面铁锈、污渍后作为阳极材 料，石墨电极作为阴极材料，电流密度为7.5A/dm2，电解温度为40℃，电解1.3h，搅拌速度 350r/min。过滤出白色沉淀，使用无水乙醇清洗，在70℃下鼓风干燥18h后获得(NH4)3FeF6白 色粉末前驱体，其中值粒径为64.3μm。将前驱体粉末加热至400℃，高纯氩气气氛下保温1h， 得到92nm左右的纳米FeF3材料。用作锂电正极材料，在实施例1相同的测试条件下最高放电 比容量为158mAh/g 实施例4 配置300ml电解液，其中NH4F浓度为0.9mol/L，按摩尔比1:3加入40wt％的HF。取 45#碳钢片，经过打磨、酸洗30s(HCl20g/L)、蒸馏水清洗除去表面铁锈、污渍后作为阳极材 料，石墨电极作为阴极材料，电流密度为2.5A/dm2，电解温度为10℃，电解4h，搅拌速度 300r/min。过滤出白色沉淀，使用无水乙醇清洗，在60℃下鼓风干燥24h后获得(NH4)3FeF6白 色粉末前驱体，其中值粒径为59.4μm。将前驱体粉末加热至400℃，高纯氩气气氛下保温2h， 得到86nm左右的纳米FeF3材料，用作锂电正极材料，在实施例1相同的测试条件下最高放电 比容量为172mAh/g。 5 CN 111606358 A 说　明　书　附　图 1/2 页 图1 图2 图3 6 CN 111606358 A 说　明　书　附　图 2/2 页 图4 图5 7