1. 研究目的与意义（文献综述）

锂离子电池因其具有工作电压高、能量密度高、自放电率低以及绿色环保等优点，已被广泛应用于便携式电子设备领域。但是，随着人们对储能系统需求的日益增长，开发出高能量密度、高功率密度以及长循环寿命的高性能锂离子电池成为了一个迫在眉睫的任务。而目前限制锂离子电池性能的主要因素在于电极材料的各项性能，如比容量、循环稳定性、倍率性能等，仍不尽如人意。目前商业化锂离子电池的负极材料主要是石墨，但其理论比容量（372mah g^-1）和实际的体积比容量较低，极大地限制了其在电动汽车等动力设备上的应用。故此，开发新型的高比容量、高倍率性能、长寿命的锂离子电池负极材料具有十分重要的意义。

三氧化二铁（fe₂o₃）是一种在我们日常生活中非常常见的化学物质，近年来，人们发现三氧化二铁也具有很好的电化学活性，且当其作为锂离子电池负极材料时，能够具有非常高的理论比容量(1007mahg^-1)，同时三氧化二铁的制备成本低廉、原料来源广泛且绿色无毒，故此被人们广泛认为是一种极具应用前景的锂离子电池负极材料。但是，三氧化二铁材料在充放电过程中会伴有极大的体积膨胀，使得其循环稳定性性以及倍率性能不尽如人意。目前对三氧化二铁材料进行纳米化处理是解决三氧化二铁材料的体积效应问题的主要手段，如：新加坡南洋理工大学的楼雄文老师课题组曾成功的合成出了新型三氧化二铁纳米片、新型三氧化二铁纳米立方块等新型纳米材料，并获得了不错的性能提升。因此，设计构筑合适的纳米结构是提高三氧化二铁材料电化学性能的有效途径。

一维纳米材料，尤其是一维纳米管材料，具有独特的各向异性、大的比表面积、优异的张力适应性、快速的轴向电子传输和径向离子扩散等特性，作为电极材料时与电解液接触面积大、锂离子脱嵌距离短、体积缓冲空间大，能有效提高电极材料的活性和循环稳定性。分级多孔材料则是由同种小颗粒物质（数纳米至数十纳米）按照一定的次序定向生长的一种特殊新型材料，其独特的结构能够进一步提升材料的比表面积，同时提供三维的孔道结构，显著提高电极材料与电解液的接触面积，并能够更好的释放锂离子脱嵌过程中的膨胀应力，从而有效的改善材料的电化学性能。因此，实现纳米管结构与分级结构的优势整合一直是纳米储能领域的研究热点与前沿。

2. 研究的基本内容与方案

（1）研究（设计）的基本内容

① 拟结合溶剂热反应设计构筑一种具有分级中空纳米立方管结构的普鲁士蓝类化合物（fe₄[fe(cn)₆]₃）作为前驱体，探究该种前驱体材料的化学组成、形貌、结构等，并探究该种前驱体材料的结晶生长过程；

② 利用硬模板热解法设计构筑新型三氧化二铁分级中空纳米立方管材料，探究其化学组成、形貌、结构等，并探究该材料的热解形成过程；

3. 研究计划与安排

第1－4周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究方法、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第5－7周：按照设计方案，制备普鲁士蓝空心纳米立方管材料，并在其基础上合成三氧化二铁分级中空纳米管材料；

第8－12周：采用xrd、sem、ramanspectrum等测试技术对材料的物相、显微结构进行测试；组装锂离子电池，采用cv、eis、iv等测试方法对材料的电化学性能进行测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1].cao kangzhe, jiao lifang, liuhuiqiao, et al. 3d hierarchical porous α-fe₂o₃nanosheetsfor high-performance lithium-ion batteries[j]. advanced energy materials.2015;5(4):1401421.

[2].zhang ning, han xiaopeng, liuyongchang, et al. 3d porous γ-fe₂o₃@c nanocomposite ashigh-performance anode material of na-ion batteries[j]. advanced energymaterials. 2015;5(5):1401123.

[3].任文皓, 赵康宁, 郑志平等. 纳米线材料及其在电化学储能方面的应用[j]. 功能材料, 2014, 12: 003.