7789-28-8 / 氟化亞鐵的用途

背景及概述^[1-2]

金屬氟化物不但可以進(jìn)行鋰離子嵌入脫出反應(yīng)，還可以和鋰發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)換反應(yīng)來(lái)貯存能量，其放出的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)概論上的鋰離子嵌入／脫嵌反應(yīng)。相對(duì)于傳統(tǒng)正極材料（LiCoO2、LiFePO4等）而言，氟化亞鐵具有較小的相對(duì)分子質(zhì)量，所以其理論比容量較大；較強(qiáng)的Fe—F離子鍵使得兩者具有較高的電化學(xué)電勢(shì)，故氟化亞鐵具有較高的理論比能量密度。此外，氟化亞鐵資源豐富、成本低廉、環(huán)境友好、熱穩(wěn)定性，故被認(rèn)為是極具研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景的新一代鋰離子電池正極材料。氟化亞鐵分子量93.84，白色菱形晶體或粉末。熔點(diǎn)1000℃，沸點(diǎn)約在1100℃(升華)，相對(duì)密度4.09²⁵。其四水合物為白色菱形晶體，相對(duì)密度2.095。其八水合物為綠藍(lán)色晶體，相對(duì)密度4.20，加熱至100℃失去全部結(jié)晶水。微溶于水，不溶于乙醇、乙醚及苯，溶于稀氫氟酸中。400℃時(shí)對(duì)氫穩(wěn)定，紅熱時(shí)被氫還原為鐵。與鈉、鋁等金屬共熱時(shí)劇烈反應(yīng)，與溴、碘或硫則無(wú)明顯反應(yīng)。制法：將干燥的無(wú)水氯化亞鐵在干燥氟化氫氣流中加熱，制得無(wú)定形氟化亞鐵，加熱至1100℃以上則升華而得，或在400℃用氫氣還原氟化鐵而得。

用途^[2-5]

氟化亞鐵用于有機(jī)化學(xué)中氟化反應(yīng)的催化劑。其應(yīng)用舉例如下：

1）制備一種PE改性材料，由以下重量份數(shù)的組分組成：PE-90-95份、聚合硫酸鐵1.5-2份、聚氯化鋁鐵0.5-1.2份、氟化亞鐵1.1-2份、檸檬酸鐵0.1-0.5份、六氧化碳0.1-0.2份、超氧化氫3-3.5份、三氧化二氫1.5-2份，其制備方法是按照重量份數(shù)將PE與超氧化氫及三氧化二氫室溫密閉攪拌混合60-100分鐘后與聚合硫酸鐵、聚氯化鋁鐵、氟化亞鐵、檸檬酸鐵、六氧化碳混合均勻，經(jīng)平行雙螺桿擠出造粒制成。本發(fā)明改性材料安全無(wú)毒易清洗，耐高溫耐腐蝕，質(zhì)地柔軟均一，具有良好自然的外觀色澤，應(yīng)用于嬰幼兒叉、勺、磨牙棒及其它各種軟質(zhì)注塑產(chǎn)品和部分硅膠替代品。

2）制備一種新型的鋅鐵基離子液體液流電池，屬于電化學(xué)領(lǐng)域，可廣泛應(yīng)用于新能源的大規(guī)模儲(chǔ)能。本發(fā)明由于選用溶解力很強(qiáng)的離子液體來(lái)制備正負(fù)極電解液，因而獲得了高濃度的活性物質(zhì)。對(duì)于負(fù)極的鋅基離子液體來(lái)說(shuō)，前驅(qū)體氟化鋅與前驅(qū)體離子液體的摩爾比為(1-3)：1。對(duì)于正極的鐵基離子液體來(lái)說(shuō)，前驅(qū)體氟化亞鐵與前驅(qū)體離子液體的摩爾比為(1-3)：1。本發(fā)明的能量密度可達(dá)到現(xiàn)有水介質(zhì)鋅鐵液流電池能量密度的3倍以上。

3）制備一種自沉積涂料。它以高固含量納米級(jí)微乳液為基礎(chǔ)原料，加入顏料色漿、氧化劑、氟化亞鐵或氯化亞鐵、氫氟酸或鹽酸和適量去離子水，攪拌均勻即可。由本方法制得的涂料成膜性非常好，自沉積過(guò)程易于控制。該涂料可用于金屬基材的涂裝，也適合于小件金屬器件的涂裝。工藝簡(jiǎn)單、操作方便，而且可節(jié)約原料、使用安全、有利于環(huán)境保護(hù)。

4）制備納米氟化亞鐵/C，屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明所述方法將草酸亞鐵和過(guò)量的粉末狀聚四氟乙烯充分混合研磨，將均勻混合物裝入氧化鋁坩堝，在氬氣環(huán)境下焙燒，其焙燒溫度為500~650℃，保溫溫度為1~3h。焙燒完成后，隨爐冷卻到室溫，得到焙燒產(chǎn)物即為氟化亞鐵/C；將產(chǎn)物取出，研磨后得到細(xì)小的納米氟化亞鐵/C粉末。本發(fā)明所述方法制備得到的納米氟化亞鐵/C具有粒度小、均勻、炭緊密包覆氟化亞鐵等優(yōu)點(diǎn)；焙燒過(guò)程中的保溫時(shí)間較短，保證顆粒均勻細(xì)小，避免其長(zhǎng)大。

制備^[6]

一種高溫分解法制備氟化亞鐵納米材料的方法，步驟如下：

(1)將鐵源前驅(qū)體和氟化物置于高沸點(diǎn)溶劑中完全溶解，再與高沸點(diǎn)表面活性劑混合得到混合體系；所述鐵源前驅(qū)體為乙酰丙酮鐵、油酸鐵、羰基鐵或二茂鐵，所述高沸點(diǎn)溶劑為油胺、十八烯或二芐醚；

(2)將步驟(1)混合體系升溫至80℃～120℃，保持40～60min，使混合體系處于無(wú)水無(wú)氧狀態(tài)；

(3)繼續(xù)升溫，以15℃～20℃/min的速度升溫至190～340℃，并保持0.25～4h得反應(yīng)產(chǎn)物；

(4)自然降溫至20～60℃，用有機(jī)溶劑充分清洗所述的反應(yīng)產(chǎn)物，得到分散良好的氟化亞鐵納米材料。

主要參考資料

[1] 化合物詞典

[2] CN201610579328.2一種一步法合成氟化亞鐵/C正極材料的方法

[3] CN201610861336.6一種PE改性材料的制備方法和用途

[4] CN201610177668.2鋅鐵基離子液體液流電池

[5] CN00116308.6一種基于納米級(jí)聚合物分散體的自沉積涂料的制備方法

[6] CN201710494449.1一種高溫分解法制備氟化亞鐵納米材料的方法