【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锌碘电池正极材料应用领域及过渡金属碳化物的制备技术，具体涉及一种普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法、产品及应用。
技术介绍
1、近年来，随着可再生能源的发展，电动汽车和各种便携式电子产品得到了迅速的普及和发展。人们在研究各种能量储存与转化装置。其中水系锌碘电池以其能量密度高、成本低、环境友好、安全等优点成为最具潜力的电化学储能装置之一。与单相的金属碳化物相比，两相复合材料引入异质结可以使其电化学性能得到提高。因此，与单相碳化铁比较，碳化铁/铁酸锰拥有更高的导电性和理论容量值，在储能领域有着广泛的用途。
2、目前两相复合材料作为锌碘电池的正极材料备受关注，由于碳化铁材料具有优异的电导率(～106s m-1)、电化学稳定性和优异的速率性能，在碳化铁的基础上引入新物相，这不仅能提高电化学活性，提升电子/离子传输效率，还能在保持结构的稳定以及延长循环寿命方面起到一定的作用。《advanced functional materials》(2017年，27卷，1703390页)公开报道了一种fes@fe3c@石墨烯复合材料，所组装的水系金属离子电池具有优秀的比容量以及在0.1ag-1下能稳定循环100圈。《energy storage materials》(2019年，22卷，185-193页)设计了fe3c@pgc-ngf复合材料，所组装的水系金属离子电池具有优秀的比容量以及在1ag-1下能稳定循环10,000圈。
3、虽然两相复合材料已经被广泛应用，但在保持材料高比容量的情况下使其循环性
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法、产品及应用，制备得到的产品具有均匀的球状形貌，同时在锌碘电池的应用表现出良好的电化学性能。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案：
3、一种普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，包括如下的步骤：
4、(1)以二水合柠檬酸三钠、六水合硫酸亚铁、四水合乙酸锰为反应原料，去离子水为溶剂，超声分散，得到溶液a；
5、(2)以铁氰化钾为反应原料，去离子水为溶剂，超声分散，得到溶液b；
6、(3)将步骤(2)中的溶液b在搅拌下逐滴加入步骤(1)中的溶液a中，得到均匀溶液，在室温条件下进一步陈化、离心洗涤、干燥，合成普鲁士蓝类似物前驱体；
7、(4)将获得的普鲁士蓝类似物前驱体高温碳化，合成碳化铁/铁酸锰纳米复合材料。
8、作为优选，所述的步骤(1)中，二水合柠檬酸三钠的质量为0.14～15g，六水合硫酸亚铁的质量为0.15～9g，四水合乙酸锰的质量为0.2～8g，溶液a中去离子水为20～100ml；所述的步骤(2)中，铁氰化钾的质量为0.1～6g，溶液b中去离子水为20～120ml。
9、作为优选，步骤(1)二水合柠檬酸三钠的质量为0.15～5g，六水合硫酸亚铁的质量为0.2～1.5g，四水合乙酸锰的质量为0.2～3g，溶液a中去离子水为20～60ml；步骤(2)中的铁氰化钾的质量为0.15～2g，溶液b中去离子水为30～80ml。
10、所述的步骤(3)中，陈化时间为12～72小时。陈化时间过长会出现其它物相，陈化时间过短会导致反应未完全，因此陈化时间为12～72小时。
11、作为优选，步骤(3)中的陈化时间为24～48小时。通过进一步限定陈化时间，相对具有更好的电化学性能。
12、所述的步骤(4)中，高温碳化的温度为600～1000℃，高温碳化的时间为1～8小时。作为优选，步骤(4)中高温碳化的温度为600～800℃，步骤(4)中的高温碳化的时间为2～6小时。
13、所述的步骤(4)中，高温碳化的升温速率为1～10℃/min。作为优选，步骤(4)中高温碳化的升温速率为3～10℃/min。
14、本专利技术通过调控高温碳化的温度、时间和升温速率来控制其形貌。
15、作为优选，步骤(3)中的陈化时间为24小时；步骤(4)中，高温碳化的温度为700℃、时间为2小时和升温速率为5～10℃/min。通过进一步限定上述陈化时间和高温碳化条件，使得普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料形成更加均匀的纳米球状形貌，可以使其比容量能达到200mah g-1以上。
16、本专利技术提供一种如上述的制备方法所得到的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料。
17、优选的，所述普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的平均粒径为150nm左右。
18、本专利技术制备得到的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料为均匀的纳米球。
19、本专利技术还提供一种如上述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料在制备锌碘电池中的应用。
20、所述的材料用于锌碘电池，以碳化铁/铁酸锰杂化材料作为正极，锌片作为负极，同时以znso4(如浓度为2m)和mnso4(如浓度为0.2m)电解质，玻璃纤维纸作为隔膜，电压范围可以扩大到1.8v，，比容量能达到238mah g-1，最大能量密度为368.9wh kg-1，最大功率密度为30.38kw kg-1，在电流密度为2ag-1时循环充放电2000圈容量保持率为84％。
21、本专利技术提供的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料作为正极应用在锌碘电池中时，对于碘的吸附作用较强可以更好的储碘，同时可以抑制副反应的发生即抑制i3-的穿梭效应。
22、本专利技术的有益效果体现在：
23、(1)本专利技术中的制备方法成本小、环保，设备投入少，操作简单，批次差异小，适合规模化生产。
24、(2)本专利技术制备的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料具有均匀的纳米球状形貌形成且均匀。
25、(3)本专利技术制备的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰纳米球作为锌碘电池的正极，锌片为锌碘电池的负极，组装成纽扣电池器件，表现出良好的电化学性能，如表现出高的比电容，高的能量密度和优良的循环性能。
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1.一种普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，二水合柠檬酸三钠的质量为0.14～15g，六水合硫酸亚铁的质量为0.15～9g，四水合乙酸锰的质量为0.2～8g，溶液A中去离子水为20～100mL；所述的步骤(2)中，铁氰化钾的质量为0.1～6g，溶液B中去离子水为20～120mL。
3.根据权利要求1所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，陈化时间为12～72小时。
4.根据权利要求1所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，高温碳化的温度为600～1000℃，高温碳化的时间为1～8小时。
5.根据权利要求1所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，高温碳化的升温速率为1～10℃/min。
6.根据权利要求1所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁
7.一种权利要求1-6任一所述的制备方法所得到的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料。
8.一种权利要求7所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料在制备锌碘电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，二水合柠檬酸三钠的质量为0.14～15g，六水合硫酸亚铁的质量为0.15～9g，四水合乙酸锰的质量为0.2～8g，溶液a中去离子水为20～100ml；所述的步骤(2)中，铁氰化钾的质量为0.1～6g，溶液b中去离子水为20～120ml。
3.根据权利要求1所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，陈化时间为12～72小时。
4.根据权利要求1所述的普鲁士蓝衍生的碳化铁/铁酸锰杂化材料的制备方法...
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