[发明专利]四面镂空CoFe2

说明书

四面镂空CoFe₂O₄纳米材料及其制备方法和应用，属于材料领域，为了解决铁酸钴材料充放电过程中体积会发生膨胀而导致循环性能严重下降的问题，要点是在磁力搅拌下，将溶液A在10‑30s内加入到溶液B中，之后继续搅拌1‑3min；S4.所得到的溶液在80‑100℃静置2‑4h，离心、干燥、煅烧后得到四面镂空的纳米材料，效果是空心结构会使锂离子更容易嵌入和脱嵌，所以会使材料膨胀率变小，循环性能好。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种四面镂空CoFe₂O₄纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

尖晶石类二元铁氧化物，如CoFe₂O₄可应用在很多研究领域，例如：信息存储、光催化、电催化、食品安全检测、磁流体和锂电池等。对于不同的应用领域，则要求CoFe₂O₄具有不同的结构和优异性能。例如，应用于食品安全检测领域的CoFe₂O₄，则要求尺寸小、生物相容性、无毒性等等。而对于电催化水裂解领域来说，除了具有上述要求以外，还要求材料具有特殊的结构特征。

Nai等人利用原料乙酸钴，柠檬酸钠和铁氰化钾，在80℃下将液体静置6h，合成了Co-Fe PBA NFs，在35℃下将液体静置36h，合成了Co-Fe PBA NAFs，将上述两种产物350℃煅烧2h，即得到Co-Fe氧化物，并将该Co-Fe氧化物应用于电催化水裂解领域。

王伟等制备了二氧化钛/铁酸钴纳米负极材料并研究其电化学性能。该文是通过复合二氧化钛纳米颗粒稳定铁酸钴的结构。在充放电过程中，二氧化钛本身的结构较稳定，并且复合后二者存在协同作用，会使其体积膨胀变小，所以电性能有所提升。该复合材料首次放电比容量为623mAh/g，200周循环后放电比容量保持在516mAh/g，容量保持率高达83％。

由于锂离子电池具有寿命长、能量密度高、自放电率低、重量轻等优点，所以应用领域较为广泛。目前，商用的锂离子电池的负极材料为石墨，而石墨具有较低的理论容量(372mAh/g)。随着技术的进步，人们对锂电池的容量要求越来越高，显然，石墨负极材料已经不能满足锂离子电池的发展要求了。近几年尖晶石型二元铁氧化物，比如铁酸钴，通式为AFe₂O₄(A＝Zn、Ni、Co、Mn)已经在锂电池领域成为了研究热点，铁酸钴具有较高的理论容量(916mAh/g)，但是它在充放电过程中体积会发生膨胀，使其材料结构破坏，导致循环性能严重下降。因此本发明旨在合成一种具有四面镂空的特殊结构的铁酸钴，缓解其体积膨胀，进而提升其循环性能。

发明内容

为了解决铁酸钴材料充放电过程中体积会发生膨胀而导致循环性能严重下降的问题，本发明提出如下技术方案：一种四面镂空CoFe₂O₄纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将六水合硝酸钴和十二烷基苯磺酸钠溶于去离子水中，形成溶液A；

S2.铁氰化钾溶于去离子水中，形成溶液B；

S3.在磁力搅拌下，将溶液A在10-30s内加入到溶液B中，之后继续搅拌1-3min；

S4.所得到的溶液在80-100℃静置2-4h，离心、干燥、煅烧后得到四面镂空的CoFe₂O₄纳米材料。

进一步的，将溶液A在15s内加入到溶液B中，之后继续搅拌1min。

进一步的，所述的步骤S4中溶液在80℃或90℃静置2-4h。

进一步的，所述的步骤S4中溶液在80℃或90℃静置2h。