泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料及其制备方法
阅读说明：本技术 泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料及其制备方法 (Carbon-coated iron oxide nanorod array material grown on foamed titanium substrate and preparation method thereof ) 是由 李睿智 李荣聪 张灵 周盈科 于 2020-11-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料及其制备方法。其技术方案是：按浓度为0.05～0.10mol/L,将硫酸钠∶六水合氯化铁的摩尔比为1∶1混合后溶于去离子水,在160～170℃水热反应5～7h,洗涤,烘干,在430～480℃和氩气条件下退火2～3h,得到泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料。再浸入1.0～1.5mol/L的葡萄糖水溶液中12～36h,烘干,得到碳包覆铁氧化物前驱体；将碳包覆铁氧化物前驱体置于管式气氛炉中,在混合气氛中升温至630～680℃,保温,冷却,制得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。本发明工艺简单、操作简便、环境友好和能实现工业化生产,所制制品比容量高、倍率性能好和循环稳定性优异。(The invention relates to a carbon-coated iron oxide nanorod array material growing on a foamed titanium substrate and a preparation method thereof. The technical scheme is as follows: mixing sodium sulfate and ferric chloride hexahydrate according to the molar ratio of 0.05-0.10 mol/L and dissolving in deionized water, carrying out hydrothermal reaction for 5-7 h at 160-170 ℃, washing, drying, and annealing for 2-3 h at 430-480 ℃ under the condition of argon gas to obtain the iron oxide nanorod array material grown on the foamed titanium substrate. Then immersing the carbon-coated iron oxide precursor into 1.0-1.5 mol/L glucose aqueous solution for 12-36 h, and drying to obtain a carbon-coated iron oxide precursor; and (3) placing the carbon-coated iron oxide precursor in a tubular atmosphere furnace, heating to 630-680 ℃ in mixed atmosphere, preserving heat, and cooling to obtain the carbon-coated iron oxide nanorod array material growing on the foamed titanium substrate. The method has the advantages of simple process, simple and convenient operation, environmental protection and capability of realizing industrial production, and the prepared product has high specific capacity, good rate capability and excellent cycle stability.)
技术领域
本发明属于碳包覆铁氧化物纳米棒阵列复合材料技术领域。具体涉及一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料及其制备方法。
背景技术
超级电容器是一种介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能器件，被认为是最有发展前景的可再生清洁能源转换和储存装置，具有比能量高、工作温度范围广、使用寿命长、循环性能好、功率密度大和绿色环保等优点，广泛应用于电子产品、电动汽车行业、航空航天以及储备电源等领域。目前，超级电容器电极材料的研究主要包括碳材料、金属氧化物和导电聚合物，其中，金属氧化物以其高的比容量而受到更多关注。
铁氧化物作为当前很有前景的一种金属氧化物负极材料。具有以下优点：1.价态多，氧化还原活性高，理论容量高；2.有稳定、大的负工作区间；3.与其他过渡金属氧化物相比，铁氧化物安全、无毒、环境友好；4.铁氧化物分布广泛，价格便宜(Fe2O3<$1/kg)，更易投入商业量产，正是我们寻找的适合的电极材料。然而铁氧化物的活性依赖于表面或近表面氧化还原反应，其性能由电荷输运动力学决定，在实际实验中很少能得到理论上预测的高电容。虽然目前已经开发出铁氧化物与碳纤维等材料二维复合的改性方法，在一定程度上提升铁氧化物的电化学性能，但碳纤维等材料的负载易造成铁氧化物的团聚从而降低活性比表面，难以满足超级电容器电极材料越来越高的性能要求。
目前开发一种简便、比容量大且经济有效的方法来合成铁氧化物材料依旧是本领域技术人员关注的热点之一。
文献《D.B.Jiang,B.Y.Zhang,T.X.Zheng,Y.X.Zhang,X.Xu,One-pot synthesisofη-Fe2O3 nanospheres/diatomite composites for electrochemical capacitorelectrodes,Mater.Lett.215(2018)23-26.》报道，通过水热反应制得了Fe2O3纳米球负极材料比容量较低，在电流密度为1A g-1下，比容量为89.1F g-1，且循环稳定性也并不是很好，在1.5A g-1的电流密度下，经1000次循环下的电容保持率为73.92％。
“一种Fe2O3纳米棒阵列电极原位硫化及碳包覆的制备方法及其应用”(CN106848301 B)专利技术，该技术以钛片为基底，利用水热法，通过原位硫化及包覆，虽制得Fe2O3[email protected]，但倍率性能较差，同时，在进行碳包覆时，以甲烷为碳源，对环境造成影响。
“泡沫钛基底上生长氧化铁纳米棒阵列材料及其制备方法”(202011261537.5)专利技术，该技术制得的Fe2O3纳米棒阵列虽然倍率性能优异，但在循环过程中，电极容量衰减很快。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，目的在于提供一种工艺简单、操作方便、环境友好和易于工业化生产的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的制备方法，用该方法制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料比容量高、倍率性能好、导电性优异和循环稳定性显著提高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
(1)按硫酸钠∶六水合氯化铁的摩尔比为1∶1配料，混合，即得混合物；再按浓度为0.05～0.10mol/L将所述混合物溶于去离子水中，室温条件下搅拌，得到混合溶液。
(2)将泡沫钛依次用洗洁精超声清洗15～30min、用乙醇超声清洗15～30min和用去离子水超声清洗15～30min，将清洗后的泡沫钛浸入到盛有所述混合溶液的反应釜中，在160～170℃条件下水热反应5～7h，自然冷却至室温；再用去离子水洗涤，于60～80℃条件下烘干，在430～480℃和氩气保护条件下退火2～3h，得到泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料。
(3)将所述泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料浸入1.0～1.5mol/L葡萄糖水溶液中12～36h，再于60～80℃条件下烘干，得到碳包覆铁氧化物前驱体。
(4)将碳包覆铁氧化物前驱体置于管式气氛炉中，在混合气氛中以5～10℃/min的速率升温至630～680℃，保温2～3h，冷却，制得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。
所述泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的铁氧化物纳米棒与三维孔洞结构的泡沫钛相结合，形成泡沫钛孔洞与紧密排列纳米棒阵列嵌套的三维结构。
所述硫酸钠为分析纯。
所述六水合氯化铁为分析纯。
所述泡沫钛为长条形，纯度为99.95％以上。
所述气氛是氢气和氩气的混合气氛；其中：氢气为4～6vol％，氩气为94～96vol％。
由于采用上述技术方案，本发明相对于现有技术的有益效果如下：
(1)本发明将泡沫钛依次经洗洁精、乙醇和去离子水超声清洗，于160～170℃条件下水热反应5～7h，再采用氩气热处理，即得泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料；然后将所述沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料浸于葡萄糖水溶液中，烘干，经热处理即得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料，故工艺简单。
(2)本发明在反应过程中无有毒气体释放，且反应结束后排出的Na2SO4和FeCl3·6H2O的混合废液对环境污染小，绿色环保。制备碳包覆铁氧化物的铁源和碳源价格低廉，生产过程所需设备简单，生产成本低。
(3)本发明制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料中的铁氧化物纳米棒在基底上紧密排列。首先，材料纳米化可以增加单位质量电极/电解质的接触面积，从而产生更多的反应位点，其次，有序纳米棒阵列结构在反应动力学方面最为有效，提供的快速、直接电子输运通道可以缩短电解质离子和电子的输运路径，从而获得更大的电容和更高的倍率性能。
(4)本发明制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料中的铁氧化物纳米棒与三维孔洞泡沫钛相结合，形成铁氧化物纳米棒阵列与泡沫钛基底嵌套生长的三维材料。其中三维多孔结构能极大提升单位面积上活性物质的负载量，提高泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料比容量，同时多孔结构可以加速电解液的渗入，缩短离子传输通道，从而增加活性材料与电解液接触的活性表面积。然而，在碱性电解液中，无粘结剂的铁氧化物阵列在循环过程中完全氧化还原反应(Fe3+→Fe2+→Fe0)时会更加脆弱，导致结构快速破坏。故采用碳涂层包覆，碳层不仅提高电极的导电性，还能有效缓冲结构变形引起的体积膨胀及降低电化学过程中铁氧化物纳米棒阵列的团聚堆叠，有助于保持纳米棒阵列的集成，从而进一步提升铁氧化物的比容量、倍率和循环性能。
(5)本发明制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经检测：泡沫钛的孔径为20～25μm，铁氧化物纳米棒均匀分布在泡沫钛表层及孔洞内。
本发明制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经电化学性能测试：在扫速为1mVs-1时，比容量为4.997～7.017Fcm-2；在扫速为5mVs-1时，比容量为2.061～4.259Fcm-2；在扫速为100mVs-1时，比容量为0.694～1.230Fcm-2；50mVs-1下经过5000次循环，容量值保持率达88～92％。
因此，本发明具有工艺简单、操作简便、环境友好和能实现工业化生产的特点，所制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料比容量高、倍率性能好、导电性优异和循环稳定性显著提高。
附图说明
图1为本发明制备的一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的XRD图；
图2为图1所示泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的SEM图；
图3为图1所示泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的TEM图；
图4为图1所示泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的三电极电化学性能图；
图5为图1所示泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的循环性能图；
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述，并非对本发明权利要求范围的限制。
一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料及其制备方法。本具体实施方式的制备方法是：
(1)按硫酸钠∶六水合氯化铁的摩尔比为1∶1配料，混合，即得混合物；再按浓度为0.05～0.10mol/L将所述混合物溶于去离子水中，室温条件下搅拌，得到混合溶液。
(2)将泡沫钛依次用洗洁精超声清洗15～30min、用乙醇超声清洗15～30min和用去离子水超声清洗15～30min，将清洗后的泡沫钛浸入到盛有所述混合溶液的反应釜中，在160～170℃条件下水热反应5～7h，自然冷却至室温；再用去离子水洗涤，于60～80℃条件下烘干，在430～480℃和氩气保护条件下退火2～3h，得到泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料。
(3)将所述泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料浸入1.0～1.5mol/L葡萄糖水溶液中12～36h，再于60～80℃条件下烘干，得到碳包覆铁氧化物前驱体。
(4)将碳包覆铁氧化物前驱体置于管式气氛炉中，在混合气氛中以5～10℃/min的速率升温至630～680℃，保温2～3h，冷却，制得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。
所述气氛是氢气和氩气的混合气氛；其中：氢气为4～6vol％，氩气为94～96vol％。
本具体实施方式中：
本具体实施方式制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经检测：泡沫钛的孔径为20～25μm，氧化铁纳米棒均匀分布在泡沫钛表层及孔洞内。
所述泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的铁氧化物纳米棒与三维孔洞结构的泡沫钛相结合，形成泡沫钛孔洞与紧密排列纳米棒阵列嵌套的三维结构。
所述硫酸钠为分析纯。
所述六水合氯化铁为分析纯。
所述泡沫钛为长条形，纯度为99.95％以上。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
(1)按硫酸钠∶六水合氯化铁的摩尔比为1∶1配料，混合，即得混合物；再按浓度为0.075mol/L将所述混合物溶于去离子水中，室温条件下搅拌，得到混合溶液。
(2)将泡沫钛依次用洗洁精超声清洗15min、用乙醇超声清洗20min和用去离子水超声清洗25min，将清洗后的泡沫钛浸入到盛有所述混合溶液的反应釜中，在165℃条件下水热反应6h，自然冷却至室温；再用去离子水洗涤，于80℃条件下烘干，在450℃和氩气保护条件下退火2h，得到泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料。
(3)将所述泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料浸入1.2mol/L葡萄糖水溶液中24h，再于80℃条件下烘干，得到碳包覆铁氧化物前驱体。
(4)将碳包覆铁氧化物前驱体置于管式气氛炉中，在混合气氛中以5℃/min的速率升温至650℃，保温2h，冷却，制得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。
所述气氛是氢气和氩气的混合气氛；其中：氢气为4vol％，氩气为96vol％。
本实验制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经检测：泡沫钛的孔径为20μm，铁氧化物纳米棒均匀分布在泡沫钛表层及孔洞内。
本实施例制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经电化学性能测试，结果见图4：在扫速为1mVs-1时，比容量为7.017Fcm-2；在扫速为5mVs-1时，比容量为4.259Fcm-2；在扫速为100mVs-1时，比容量为1.230Fcm-2；50mVs-1下经过5000次循环，容量值保持率达92％。
实施例2
一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
(1)按硫酸钠∶六水合氯化铁的摩尔比为1∶1配料，混合，即得混合物；再按浓度为0.05mol/L将所述混合物溶于去离子水中，室温条件下搅拌，得到混合溶液。
(2)将泡沫钛依次用洗洁精超声清洗30min、用乙醇超声清洗15min和用去离子水超声清洗20min，将清洗后的泡沫钛浸入到盛有所述混合溶液的反应釜中，在170℃条件下水热反应5h，自然冷却至室温；再用去离子水洗涤，于60℃条件下烘干，在430℃和氩气保护条件下退火3h，得到泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料。
(3)将所述泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料浸入1.0mol/L葡萄糖水溶液中36h，再于60℃条件下烘干，得到碳包覆铁氧化物前驱体。
(4)将碳包覆铁氧化物前驱体置于管式气氛炉中，在混合气氛中以8℃/min的速率升温至630℃，保温3h，冷却，制得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。
所述气氛是氢气和氩气的混合气氛；其中：氢气为5vol％，氩气为95vol％。
本实验制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经检测：泡沫钛的孔径为22μm，铁氧化物纳米棒均匀分布在泡沫钛表层及孔洞内。
本实施例制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经电化学性能测试：在扫速为1mVs-1时，比容量为4.997Fcm-2；在扫速为5mVs-1时，比容量为2.061Fcm-2；在扫速为100mVs-1时，比容量为0.694Fcm-2；50mVs-1下经过5000次循环，容量值保持率达89％。
实施例3
一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
(1)按硫酸钠∶六水合氯化铁的摩尔比为1∶1配料，混合，即得混合物；再按浓度为0.06mol/L将所述混合物溶于去离子水中，室温条件下搅拌，得到混合溶液。
(2)将泡沫钛依次用洗洁精超声清洗20min、用乙醇超声清洗25min和用去离子水超声清洗30min，将清洗后的泡沫钛浸入到盛有所述混合溶液的反应釜中，在160℃条件下水热反应6h，自然冷却至室温；再用去离子水洗涤，于70℃条件下烘干，在460℃和氩气保护条件下退火2h，得到泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料。
(3)将所述泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料浸入1.2mol/L葡萄糖水溶液中36h，再于70℃条件下烘干，得到碳包覆铁氧化物前驱体。
(4)将碳包覆铁氧化物前驱体置于管式气氛炉中，在混合气氛中以7℃/min的速率升温至640℃，保温3h，冷却，制得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。
所述气氛是氢气和氩气的混合气氛；其中：氢气为6vol％，氩气为94vol％。
本实验制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经检测：泡沫钛的孔径为25μm，铁氧化物纳米棒均匀分布在泡沫钛表层及孔洞内。
本实施例制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经电化学性能测试：在扫速为1mVs-1时，比容量为5.748Fcm-2；在扫速为5mVs-1时，比容量为3.48Fcm-2；在扫速为100mVs-1时，比容量为1.007Fcm-2；50mVs-1下经过5000次循环，容量值保持率达90％。
实施例4
一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
(1)按硫酸钠∶六水合氯化铁的摩尔比为1∶1配料，混合，即得混合物；再按浓度为0.10mol/L将所述混合物溶于去离子水中，室温条件下搅拌，得到混合溶液。
(2)将泡沫钛依次用洗洁精超声清洗25min、用乙醇超声清洗30min和用去离子水超声清洗15min，将清洗后的泡沫钛浸入到盛有所述混合溶液的反应釜中，在165℃条件下水热反应7h，自然冷却至室温；再用去离子水洗涤，于80℃条件下烘干，在480℃和氩气保护条件下退火2h，得到泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料。
(3)将所述泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料浸入1.5mol/L葡萄糖水溶液中12h，再于80℃条件下烘干，得到碳包覆铁氧化物前驱体。
(4)将碳包覆铁氧化物前驱体置于管式气氛炉中，在混合气氛中以10℃/min的速率升温至680℃，保温2h，冷却，制得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料。
所述气氛是氢气和氩气的混合气氛；其中：氢气为5vol％，氩气为95vol％。
本实验制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经检测：泡沫钛的孔径为23μm，铁氧化物纳米棒均匀分布在泡沫钛表层及孔洞内。
本实施例制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经电化学性能测试：在扫速为1mVs-1时，比容量为6.895Fcm-2；在扫速为5mVs-1时，比容量为3.674Fcm-2；在扫速为100mVs-1时，比容量为1.190Fcm-2；50mVs-1下经过5000次循环，容量值保持率达88％。
本具体实施方式相对于现有技术的有益效果如下：
(1)本具体实施方式将泡沫钛依次经洗洁精、乙醇和去离子水超声清洗，于160～170℃条件下水热反应5～7h，再采用氩气热处理，即得泡沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料；然后将所述沫钛基底上生长铁氧化物纳米棒阵列材料浸于葡萄糖水溶液中，烘干，经热处理即得泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料，故工艺简单。
(2)本具体实施方式在反应过程中无有毒气体释放，且反应结束后排出的Na2SO4和FeCl3·6H2O的混合废液对环境污染小，绿色环保。制备碳包覆铁氧化物的铁源和碳源价格低廉，生产过程所需设备简单，生产成本低。
(3)本具体实施方式制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料中的铁氧化物纳米棒在基底上紧密排列。首先，材料纳米化可以增加单位质量电极/电解质的接触面积，从而产生更多的反应位点，其次，有序纳米棒阵列结构在反应动力学方面最为有效，提供的快速、直接电子输运通道可以缩短电解质离子和电子的输运路径，从而获得更大的电容和更高的倍率性能。
(4)本具体实施方式制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料如附图所示，图1是实施例1制备的一种泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的XRD图；图2是图1所示泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的SEM图；图3是图1所示泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的TEM图；图4为图1所示泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的三电极电化学性能图；图5为图1所示泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料的循环性能图。由图1可以看出，制品为Fe2O3材料(PDF#39-0238)以及碳元素的成功包覆；由图2和图3可以看出，制品中的氧化铁纳米棒阵列紧密有序生长于泡沫钛基底上，而碳材料则均匀包覆于纳米棒阵列表面。由图4可以看出，随着扫速增加，氧化峰和还原峰间的间距逐渐增大，但曲线的形状基本维持不变，说明电极氧化还原反应过程具有较高的库伦效率和良好的可逆性；由图5可以看出，50mVs-1下经过5000次循环，容量值保持率达92％，循环稳定性显著提高。
本具体实施方式制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料中的铁氧化物纳米棒与三维孔洞泡沫钛相结合，形成铁氧化物纳米棒阵列与泡沫钛基底嵌套生长的三维材料。其中三维多孔结构能极大提升单位面积上活性物质的负载量，提高泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料比容量，同时多孔结构可以加速电解液的渗入，缩短离子传输通道，从而增加活性材料与电解液接触的活性表面积。然而，在碱性电解液中，无粘结剂的铁氧化物阵列在循环过程中完全氧化还原反应(Fe3+→Fe2+→Fe0)时会更加脆弱，导致结构快速破坏。故采用碳涂层包覆，碳层不仅提高电极的导电性，还能有效缓冲结构变形引起的体积膨胀及降低电化学过程中铁氧化物纳米棒阵列的团聚堆叠，有助于保持纳米棒阵列的集成，从而进一步提升铁氧化物的比容量、倍率和循环性能。
(5)本具体实施方式制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经检测：泡沫钛的孔径为20～25μm，铁氧化物纳米棒均匀分布在泡沫钛表层及孔洞内。
本具体实施方式制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料经电化学性能测试：在扫速为1mVs-1时，比容量为4.997～7.017Fcm-2；在扫速为5mVs-1时，比容量为2.061～4.259Fcm-2；在扫速为100mVs-1时，比容量为0.694～1.230Fcm-2；50mVs-1下经过5000次循环，容量值保持率达88～92％。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、操作简便、环境友好和能实现工业化生产的特点，所制备的泡沫钛基底上生长碳包覆铁氧化物纳米棒阵列材料比容量高、倍率性能好、导电性优异和循环稳定性显著提高。