论文摘要
高铁酸盐（Fe（Ⅵ））具有较高的氧化还原电位、较大的电化学理论容量、原料来源丰富,本身及放电产物对环境无污染,不仅可用作废水和生活用水中的处理剂及有机合成反应中的氧化剂,还可以用作超级铁电池中的正极材料。为了有效地利用有限的自然资源和保护自然环境,实现可持续发展,高铁酸盐（Fe（Ⅵ））的制备及应用引起了研究工作者的兴趣。在高铁酸盐的三种主要制备方法中,电化学方法以其对环境无污染和制备过程较简单易行等优点受到了关注。但在电化学制备过程中,在长时间和大电流电解的情况下,高铁酸盐生成的电流效率不是很高,进一步提高电化学合成高铁酸盐的电流效率是科学工作者们正在研究的热点。本论文概述了高铁酸盐的制备方法、纯度分析方法、物理化学性质、碱性溶液中铁电极的电化学行为,研究了添加剂的种类、添加剂的浓度、配比等因素对电化学制备高铁酸钾的电流效率、浓度的影响。结果发现,添加剂可以显著的提高电化学制备高铁酸钾的电流效率和高铁酸钾的浓度,KIO3和Na2SiO3作添加剂时,当添加的量为2mL即浓度为5.0mM时,高铁酸钾电解合成的电流效率最大,分别达到61.52%和56.65%。KI作添加剂时,当添加的量为1mL即浓度为2.5mM时,高铁酸钾电解合成的电流效率最大,达到59.34%。当三种助剂混合比1:1:1（KIO3:KI:Na2SiO3/mol）,电解液中添加剂的浓度是2.17mM时对高铁酸钾合成最有利,可使电流效率升到82.5%。还研究了不同Na+/（Na++K+）（[OH-]=16M）比例对直接电化学制备固体高铁酸钾的影响。结果发现在较低的温度下（ 60℃）,电解30min后,在10mol/LNaOH+6mol/LKOH溶液中生成高铁酸钾的电流效率可达45%;另外研究了超声波对电解合成高铁酸盐的影响,研究表明,超声波能显著提高电解合成高铁酸钠的电流效率,当添加剂为（KIO3: KI: Na2SiO3/mol）1:1:1,电解液中添加剂的浓度是2.17mM时,在反应时间30min时电流效率可达到74.3%,6h后高铁酸钠的浓度达到55.21g/L。但是超声波对于电解合成高铁酸钾效果不明显。采用了计时电位法（CP）铁电极的电解过程的电压随时间的变化。实验结果表明,电解前的铁电极表面状态比较均匀,电解1h后电极的表面变得凹凸不平,并影响到电极电位和电流效率。采用了循环伏安法（CV）在相对HgO/Hg电极[-1.4V～0.7V]扫描范围内,系统地研究了铁电极在碱液中的电化学行为,以及温度、电解液组成及添加剂等对电化学性质的影响。结果表明:此铁电极的循环伏安曲线与文献显著不同,在曲线中扫描出了Fe（III）向Fe（VI）转化的中间产物Fe（V）的氧化峰,有可能是FeO43-（Fe（V）离子的存在形式）。并测试了铁电极在不种条件下碱液中的电化学行为。同时采用X—射线衍射（XRD）和红外吸收光谱（IR）技术对K2FeO4样品的结构进行了表征。