【摘要】 简单沉淀（在碱性环境中从相关盐中）然后退火是合成尖晶石氧化物的流行、方便且直接的技术。

尖晶石材料由于其独特的结构作为锂离子电池（LIB）负极材料受到越来越多的关注。

 

ZnFe2O4尖晶石是通过共沉淀法在不同pH值（pH 11、pH 12和pH 13）下合成的[1]，然后在750°C的空气中退火3小时。介质的pH值显着影响ZnFe 2 O 4的性能。pH 11 时，ZnFe 2 O 4尺寸为 25-70 nm 的颗粒被厚度约为 2 nm 的无定形层覆盖，而在较高的 pH 值下获得了更高的结晶度和更大的颗粒尺寸。此外，在pH 12时，制备的样品中Zn:Fe摩尔比为1:1.3，与标称公式(1:2)有很大偏差。

 

可能由于在锂化/脱锂步骤中允许各向同性体积变化的非晶层的存在，在pH 11下制备的ZnFe 2 O 4在用作LIB中的阳极材料时表现出最佳性能。即，0.1A g -1下第1次和第160次循环的可逆比容量分别为0.69 Ah g -1和0.72 Ah g -1， 分别。尽管在pH 12下制备的ZnFe 2 O 4初始可逆比容量高达0.89 Ah g -1，但160次循环后的容量保持率仅为20%。

 

因此，调节共沉淀步骤的pH可以通过控制负极材料ZnFe2O4的结晶度、粒径和化学组成来改善最终的储锂性能。ZnFe 2 O 4负极在锂化/脱锂过程中的大体积膨胀和低电导率限制了其实际应用。

 

各种制备路线已被用来检验溶剂热合成金属有机骨架衍生和热解等合成路线是否可以提高ZnFe2O4的电化学性能基阳极。根据前述研究，除非所制备的ZnFe 2 O 4由于ZnFe2O4具有特殊设计的形貌，例如空心微球结构，因此在ZnFe 2 O 4上涂覆C层是获得理想性能所不可避免的。

 

简单沉淀（在碱性环境中从相关盐中）然后退火是合成尖晶石氧化物的流行、方便且直接的技术。传统上，创造高 pH 环境似乎可以保证完全且快速的共沉淀。然而，已知Zn(OH) 2和 Fe(OH) 3的溶解度随着 pH 值的增加而增加。在高 pH 值下，倾向于形成Zn 2+和 Zn(OH) 4 2−的可溶性络合物，并且铁羟基化中间体水铁矿的溶解度也会增加。

 

因此，最终氧化物的成分可能会偏离预期的配方，因为某些部分的Zn和Fe会不同程度地泄漏到上清液中，具体取决于 pH 值。此外，通过简单的沉淀技术制备的尖晶石氧化物的粒径和结晶度随沉淀环境的pH值而变化，这表明pH值也影响最终的电化学性能。

 

在此，通过简单的共沉淀法在不同pH值（pH = 11、12和13）的介质中合成的铁氧体尖晶石材料（ZnFe2O4）作为LIB负极材料进行了评估。在适当的pH值下，ZnFe2O4负极表现出优异的可逆容量和稳定性，这归因于颗粒涂覆/包裹、非晶化和多组分杂化等多种策略的组合。

 

[1]Advanced lithium-ion batteries for practical applications: technology, development, and future perspectives. Adv. Mater. Technol., 3 (2018), Article 1700376

 

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