[发明专利]一种高纯纳米二硫化钴材料的固相合成方法

说明书

一种高纯纳米二硫化钴材料的固相合成方法，其步骤为：（1）将乙酸钴固体和硫粉按摩尔比1：4的比例混合，研磨；（2）将上述（1）中的混合粉末置入石英烧杯中，于大气氛下密封于高压反应釜中；（3）将上述（2）中密封好的高压反应釜置于马弗炉中，以每分钟升温5℃的升温速率升温至450~550℃，然后恒温热解硫化120分钟；（4）将上述（3）中密封好的高压反应釜自然冷却至室温，取出反应釜中黑色粉末，按黑色粉末和四氯化碳质量比1：10的比例加入四氯化碳，并用磁力搅拌器搅拌30分钟；（5）将上述（4）中黑色粉末和四氯化碳的混合物抽滤；滤饼用无水乙醇洗涤后置于干燥箱内，于80℃下干燥8小时。

技术领域

本发明涉及高纯纳米二硫化钴材料的固相合成技术，属于纳米材料的制备技术领域。

背景技术

过渡金属硫化物因其丰富的氧化还原活性位点，良好的机械和热稳定性，以及较过渡金属氧化物优异的导电性，近年来在电化学储能器件领域应用广泛。将过渡金属硫化物纳米化可有效增大过渡金属硫化物的比表面积，增加氧化还原活性位点，同时缩短氧化还原过程中电荷的传输距离，从而大幅提高过渡金属氧化物的电化学储能性能。因此，具有纳米结构的过渡金属氧化物及其制备方法近年来受到研究者的广泛关注。

目前，纳米结构的二硫化钴主要通过液相方法制备。如中国专利CN104402065B公开了一种水热法制备球形纳米二硫化钴的方法。其特征在于将CoCl₂·6H₂O和SC（NH₂）₂的混合溶液置于水热反应釜中，于100℃~250℃的温度下水热反应8h~32h，获得类球形二硫化钴纳米颗粒。而中国专利CN108069461A公开了一种将硫酸钴和硫代硫酸钠加入乙二胺四钴二钠溶液中，并加入二硫化钴晶种，在密闭反应釜中于140℃-250℃的温度下反应5-50h，获得具有不同形貌的二硫化钴纳米颗粒。液相合成方法的弊端在于耗时长，制备过程中需使用大量表面活性剂，并产生大量难以处理的废水，对环境造成潜在的危害。通过固相方法制备二硫化钴可避免表面活性剂的使用和有害废水的产生，但是很难对其形貌进行控制，并获得具有纳米结构的二硫化钴。如中国专利CN102020320B公开了一种二硫化钴粉末的固相制备方法。其特征在于将金属钴粉和硫磺粉末分别置于密封石英管的两端，将金属钴粉端在450~700℃，硫磺端在200~440℃条件下热处理5~50小时，获得二硫化钴粉末。而中国专利CN1594108A公开了一种常压状态合成高纯二硫化钴粉末的方法，其特征在于在惰性气氛保护下于100~700℃温度下热处理高纯单质钴粉和硫磺粉的混合物1~20天，将得到的粗品与硫磺再次混合，并重复热处理1~20天，得到纯度99%二硫化钴。目前所报道的通过固相方法获得的二硫化钴材料无规则形貌，且颗粒较大，很难获得具有纳米结构的二硫化钴。通过固相方法制备纳米二硫化钴材料的方法未见专利和文献报道。鉴于纳米二硫化钴在高性能电化学储能器件、光催化、传感器以及水处理等领域的广泛应用和优异的性能，开发高效、绿色的纳米二硫化钴材料的制备方法具有重要的价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种高纯纳米二硫化钴材料的固相合成方法。

本发明是一种高纯纳米二硫化钴材料的固相合成方法，其步骤为：

（1）将乙酸钴固体和硫粉按摩尔比1：4的比例混合，于室温下研磨5分钟，使乙酸钴和硫粉混合均匀；

（2）将上述（1）中的混合粉末置入石英烧杯中，于大气氛下密封于高压反应釜中；

（3）将上述（2）中密封好的高压反应釜置于马弗炉中，以每分钟升温5℃的升温速率升温至450~550℃，然后恒温热解硫化120分钟；

（4）将上述（3）中密封好的高压反应釜自然冷却至室温，取出反应釜中黑色粉末，按黑色粉末和四氯化碳质量比1：10的比例加入四氯化碳，并用磁力搅拌器搅拌30分钟；