空心球Fe3O4&海绵状碳复合材料制备及其电化学性能表征Preparation of Hollow Fe3O4

杨 朝，杨金萍,2，王 静,2，姚少巍，刘 刚

(1 华北理工大学 材料科学与工程学院，河北 唐山 063009； 2 华北理工大学 河北省无机非金属材料重点实验室，河北 唐山 063009)

利用材料纳米化[10]、多孔性结构[11]、纳米-微米复合[12-14]、掺杂[13]、包覆[15]、表面改性[16]等一系列方法可提高过渡金属氧化物的电化学性能。Wang等[17]用溶剂热的方法制备的200～400nm粒径的立方Fe3O4材料在0.1A·g-1的电流密度下40次循环之后有640mAh·g-1的容量。与碳复合可显著提高Fe3O4的电化学性能，Yang等[18]利用原位化学共沉淀的方法制备的分层碳包覆Fe3O4材料与CNTs复合得到的CNT@ Fe3O4-C负极材料在100次循环之后依然保持较高的容量。

空心球状Fe3O4的晶粒尺寸为纳米级，多孔状海绵状碳材料存在大量3D孔隙可以为Fe3O4体积效应提供一定的空间，可以提高材料的电导率[3,19,20]。本工作采用溶剂热法制备纳米尺度空心球型Fe3O4与海绵状多孔碳复合材料，研究了复合方法和复合比例对复合材料的微观结构和电化学性能的影响。

1 实验材料与方法

1.1 材料制备

1.1.1 海绵状碳的制备

以CaCO3和酚醛树脂为原料分别溶于H2O和C2H6O中并混合，旋转蒸发、加热焦化得到酚醛树脂与CaCO3包覆产物，氩气炉中800℃煅烧， 酸洗将CaO与CaCO3腐蚀溶解出来，抽滤干燥。

1.1.2 空心球Fe3O4的制备

称取FeCl3·6H2O，聚乙烯吡咯烷酮，尿素溶于乙二醇中，溶剂热反应200℃保温24h，再进行离心分离，清洗干燥。

1.1.3 空心球Fe3O4&海绵状碳复合材料的制备

同步溶剂热法：在空心球Fe3O4制备的反应溶剂中加入适量海绵状碳，磁力搅拌至均匀，将混合物转移至反应釜中，一步溶剂热反应得到复合材料。……