焦小莉，蒋荣立，吕 慧，姚丽鑫，安茂燕

(中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116)

0 引言

铁氧体材料来源丰富、价格低廉、环境良好，在生物医学、信息存储、军事屏蔽、催化、磁流体等各个领域有广泛的应用，是当前材料科学领域研究的热门方向。近年来，对环境的关注和对能源短缺的忧虑使得人们对动力电源的需求与日俱增，对电池的发展提出了更高的要求，高性能、低成本和绿色环保等因素逐渐成为人们关注的焦点，这对电极材料的性能也提出了更为苛刻的要求。Fe3O4纳米晶具有立方反尖晶石结构，即为Fe3+［Fe2+Fe3+］O4结构形式。晶体中含有交替排列着的Fe2+和Fe3+，电子容易受电场影响从Fe2+跃迁到Fe3+，使其具有导电性。通过离子取代，可以改变晶格局域能级，提高材料体相电导率，且在晶格中形成的离子空位也能提高其电导率。因此，通过金属离子掺杂能够有效提高铁氧体的导电率。同时，由于铁氧体具有电容量较大、循环性能好以及电化学活性高等优势，且掺杂后铁氧体的电容量及循环性能将进一步提高，因此掺杂铁氧体材料在电池、电容器等电能储存材料领域有非常广阔的应用前景。

1 掺杂元素的种类和掺杂方式

Fe2+和Fe3+只占据了铁氧体晶格中少量的晶位，大部分晶位都是空位，这为铁氧体的掺杂改性提供了结构基础。当将微量杂质元素掺入晶体时，就可能形成杂质原子置换缺陷，从而对晶体的性质(力学、电学、磁学、光学等性质)产生极大的影响。掺杂铁氧体电性能的改善与掺杂离子的种类(Zn2+，Co2+，Cd2+，Cu2+，Ti4+，Mg2+，Ni2+，等)、掺杂方式以及掺杂后不同的处理条件等因素有关。……