四氧镍酸二铁的应用

背景及概述^[1]

四氧镍酸二铁是铁、镍、氧三种元素的化合物，具有尖晶石结构。由于其具有优良的电化学性能，十分符合锂电池阳极材料要求，使其在锂电池电极材料中有十分广泛的应用；同时，四氧镍酸二铁是一种常用的软磁材料，可用作磁头材料、矩磁材料、微波吸收材料等，可广泛用于电子工业；此外，四氧镍酸二铁还是一种应用十分广泛的催化剂载体，其本身也可以用做某些反应的催化剂，比如可以将二氧化碳分解为碳和氧气。

应用^[2-5]

四氧镍酸二铁是最为重要的尖晶石结构软磁材料之一，具有矫顽力小、饱和磁化强度高等优点，其广泛应用于电子器件，信息存储，磁共振成像(MRI)，药物传输等领域。而纳米尺寸的，特别是中空结构的镍铁氧体，由于其优异的磁性能和高的比表面积，以及性能稳定性高、毒副作用小、生物安全性好等特性，在纳米磁流体、催化剂、医用靶向材料等方面有着潜在应用前景。其应用举例如下：

1）制备一种四氧镍酸二铁与硅的复合材料。

该复合材料的制备方法包括如下步骤：(1)将四氧镍酸二铁加入到水中，搅拌均匀，得到四氧镍酸二铁混合液；(2)将纳米硅加入到水中，混合均匀，得到纳米硅溶液；(3)将步骤(2)中得到的纳米硅溶液滴加到步骤(1)中得到的四氧镍酸二铁混合液中，搅拌，脱泡处理、离心，干燥，得到四氧镍酸二铁和硅的复合材料。通过本发明的方法不仅可以提高活性材料的面密度，单位体积的比容量，还可以利用四氧镍酸二铁的三维花状多孔结构缓解纳米硅的团聚效应和体积膨胀效应，形成良性的协同效应。将本发明制备得到的复合材料作为电池的负极材料，可以大大提高电池的循环性、比容量以及首次充放电效率。

2）制备一种四氧镍酸二铁-铜金属陶瓷惰性阳极材料，包括陶瓷相、金属相；所述陶瓷相为四氧镍酸二铁或四氧镍酸二铁基复合陶瓷；所述金属相由金属铜与氧化亚铜组成，所述氧化亚铜占所述金属相总质量的1-20%。其制备工艺通过控制氮气保护气氛的氧分压控制金属相中氧化亚铜的含量，以改善四氧镍酸二铁与铜的润湿性，达到陶瓷相与金属相的烧结熔渗制备。

本发明制备的四氧镍酸二铁-铜金属陶瓷材料的金属相与陶瓷相呈三维网状贯穿结构，烧结致密度高于98%，金属陶瓷材料在900℃下的电导率达200S/cm以上，室温热导率达40W/(m·K)，经400℃温差热冲击而不开裂。有效解决了四氧镍酸二铁与铜烧结致密化困难、金属相烧结溢出和材料热震开裂的问题。四氧镍酸二铁-铜金属陶瓷材料的导电性能和抗热震性能较常规混合粉末烧结工艺制备的有大幅度提高。

3）制备一种基于四氧镍酸二铁极性载体的锂硫电池复合正极材料；该复合正极材料由具有一维结构的四氧镍酸二铁和硫单质复合而得到；制备方法是先以静电纺丝法制得前驱体，后经高温煅烧制得四氧镍酸二铁纤维，再由热处理法与硫单质复合，即得；该制备方法工艺成熟，过程简单，易于获得不同硫含量的复合正极材料。

本发明所述的锂硫电池复合正极材料，利用四氧镍酸二铁对极性多硫化锂的强化学吸附作用，大大抑制了多硫化锂在醚类电解液中的溶解，从而减缓了穿梭效应，继而表现出兼具高硫含量、高比容量和高循环稳定性的特点。

制备^[1]

一种四氧镍酸二铁纳米片的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取2.5mmol六水合氯化镍与5mmol六水合氯化铁，加入到50ml去离子水中，混合搅拌30分钟；

(2)在混合后的溶液中加入20mmol乙酸钠，超声处理30分钟；

(3)将超声处理后的液体移入反应釜中，在180℃下保温12小时进行水热反应；

(4)将水热反应完成后得到的产物进行抽滤处理，得到的物质用去离子水洗涤3-4次；

(5)将得到的产物在60℃条件下干燥10h；

(6)将干燥后的产物在马弗炉中300℃处理2小时，得到四氧镍酸二铁粉体。

主要参考资料

[1] CN201810290981.6一种四氧镍酸二铁纳米片及其制备方法和应用

[2] CN201410038481.5一种制备中空结构四氧镍酸二铁多面体的方法

[3] CN201710701788.2一种四氧镍酸二铁与硅的复合材料及其制备方法和应用

[4] CN201210246515.0一种四氧镍酸二铁-铜金属陶瓷惰性阳极材料及制备工艺

[5] CN201711154675.1四氧镍酸二铁极性载体的锂硫电池复合正极材料及其制备方法