锂元素价格高和储量低的特点将在未来极大地限制锂离子电池的发展。相对地,钠元素储量丰富、成本低廉、毒性较低,且锂元素与钠元素之间的化学性质相似,使得钠离子电池得到了研究者广泛的关注。然而,由于钠离子半径更大,仅有少数用于锂离子电池的电极材料可适用于钠离子电池中。因此,迫切需要探索用于钠离子电池的具有高比容量和良好循环稳定性的电极材料。目前,在可替代的钠离子电池负极材料中,Fe₂O₃具有绿色环保、化学稳定性优异、比容量高、易于制备的特性,被认为是一种极具潜力的电极材料。与层状材料相比,Fe₂O₃材料实现钠的存储主要通过形成分散在Na₂O基体中的Fe纳米颗粒进行可逆转换。但是由于含Fe₂O₃电极的电池充放电时体积发生变化,从而导致电极与电解质之间的不良电接触,因而会出现电极粉化现象。其次,由于Fe₂O₃室温离子电导率较低,很难进行电化学氧化还原反应,使得电池容量低、循环稳定性较差,这限制了其商业应用。因此,在本论文中主要目的是制备一种循环稳定优良、电导性好的α-Fe₂O₃电极材料。主要研究如下:首先,本论文通过溶剂热法和煅烧工艺制备了α-Fe₂O₃纳米材料,通过第一性原理研究材料结构和离子电导率。在电流密度为25 m A/g时,钠离子半电池在200次循环后比容量为366.3 m A h/g,是初始容量的83%。此外,还研究了α-Fe₂O₃纳米晶体的多孔结构对钠离子的运输和循环能力的影响。研究结果表明α-Fe₂O₃纳米晶体极有希望成为低成本、无污染的钠离子电池负极候选材料。其次,为了缓解α-Fe₂O₃材料充放电过程中发生颗粒粉碎情况,本论文利用溶剂热法制备了石墨烯复合α-Fe₂O₃材料并研究了其钠离子半电池电化学性能。实验结果证实,复合电极材料循环寿命及倍率性能等都得到提升。最后,本论文通过固相法制备了γ-Fe₂O₃材料,并研究了其电化学特性。结果证明,与α-Fe₂O₃材料相比,γ-Fe₂O₃电极材料性能较差,作为钠离子电池负极材料还需要进一步提高。