CN104402065A - 一种类球形二硫化钴纳米粉体的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种类球形二硫化钴纳米粉体的制备方法,涉及一种纳米粉体的制备方法，将分析纯的CoCl₂·6H₂O加入到去离子水中得到溶液A；向A溶液中加入分析纯的硫脲SC（NH₂）₂，得到溶液B；向溶液B中加入稀盐酸或氢氧化钠溶液调节pH得溶液C。将上述制备的溶液C倒入水热反应釜中，然后密封反应釜，将反应釜放入温压双控微波加热炉中，选择温控模式进行水热反应，然后分别采用稀盐酸，二硫化碳，去离子水，无水乙醇洗涤既得黑色类球形CoS₂纳米粉体。由于反应在液相中一次完成，不需要后期处理，所得CoS₂纳米粉体分散性好，大小均匀，粒径可控，反应可重复性高，操作简单，原料易得，制备成本较低，因此具有广阔应用前景。

Description

一种类球形二硫化钴纳米粉体的制备方法

技术领域

    本发明涉及一种，特别是涉及一种类球形二硫化钴纳米粉体的制备方法。

背景技术

具有3d价电子壳层结构的黄铁矿型CoS2半导体材料具有优异的光学、电学、磁学等性质，如半金属铁磁性、高的自旋极化，目前在光敏材料，高能量密度热电池正极材料等方面已经得到了应用。目前国内外制备二硫化钴的方法主要包括固相法、溶剂热、水热法等。上述粉体合成方法中，固相法工艺简单但烧结温度高且最终产物需球磨，而在球磨过程中将导致粉体粒径分布不均匀、纯度降低；溶剂热法在反应过程中要添加有机溶剂，对人体有害、易燃易爆。与上述方法相比，水热法制备粉体具有诸多优点，由于反应在水溶液中进行，反应温和易控并可实现产物纯度高、粒径均匀可控，工艺简单，是一种成本低廉、各组分可精确控制、易于实现产业化的合成方法。现有关于二硫化钴的报道有huang jianfeng等在水热条件下以CoCl₂和Na₂S₂SO₃或SC（NH₂）₂为原料，以乙二胺四乙酸或乙二胺四乙酸二纳为螯合剂制备出棒状CoS₂纳米晶；J.D.Passaretti等人通过[Co(NH₃)₆]Cl₂和H₂S在低温条件硫化得到CoS-₂晶体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种类球形二硫化钴纳米粉体的制备方法，该方法反应在液相中一次完成，不需要后期处理，工艺设备简单，原料易得，制备的CoS₂纳米粉体团分散性好，近似球形，粒度可控。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

   一种类球形二硫化钴纳米粉体的制备方法，所述方法包括以下制备步骤：

1）将分析纯的CoCl₂·6H₂O加入到去离子水中，制成Co-²⁺浓度为0.05mol/L~2mol/L的透明溶液，所得溶液记为A；

2）向A溶液中加入分析纯的SC（NH₂）₂，使混合溶液中Co-²⁺/ SC（NH₂）₂的摩尔浓度比为1:0.5~1:5，所得混合溶液记为B；

3）向混合溶液B中加入浓度为0.5mol/L~2mol/L的稀盐酸或氢氧化钠溶液调节pH为1~11，所得前驱物溶液记为C；

4）将上述制备的溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在60%-80%，密闭反应釜后，将其放入WX-6000型温压双控微波加热炉中，选择温控模式进行反应；温控模式水热温度控制在100℃~250℃，水热反应时间控制在8h~32h，水热反应结束自然冷却到室温；

5）打开水热反应釜，收集釜底沉淀物，然后分别采用稀盐酸，二硫化碳，去离子水，无水乙醇洗涤，于真空干燥箱中60℃干燥获得黑色类球形CoS₂纳米粉体。

本发明的优点与效果是：

1、反应在液相中一次完成，不需要后期处理，工艺设备简单。

2、原料易得、成本低，可重复性好，节约能耗，有广阔的应用前景，适合批量生产。

3、制备的CoS₂纳米粉体团分散性好，近似球形，粒度可控。

附图说明

图1是制备的类球形CoS₂纳米粉的X射线衍射(XRD)图谱；

图2是实施例1所制备的CoS₂纳米球的扫描电镜（SEM）照片；

图3是实施例2所制备的CoS₂纳米球的扫描电镜（SEM）照片。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。

实施例1：

将分析纯的CoCl₂·6H₂O加入到去离子水中，制成Co-²⁺浓度为0.05mol/L的透明溶液，所得溶液记为A；向A溶液中加入分析纯的SC（NH₂）₂，使混合溶液中Co-²⁺/ SC（NH₂）₂的摩尔浓度比为1:0.5，所得溶液记为B;向溶液B中加入浓度为0.5mol/L的稀盐酸调节混合溶液pH为1，所得前驱物溶液记为C; 将上述制备的溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在60%，密闭反应釜后，将其放入WX-6000型温压双控微波加热炉中，选择温控模式进行反应。所述的温控模式水热温度控制在100℃，水热反应时间控制在8h，水热反应结束自然冷却到室温。打开水热反应釜，收集釜底沉淀物质，然后分别采用二硫化碳，去离子水，无水乙醇洗涤，于真空干燥箱中60℃干燥既得黑色类球形CoS₂纳米粉体。采用日本理学D/max-2500PC型X射线衍射仪分析所得样品,发现所得产物主晶相均为黄铁矿型CoS₂（空间群为 Pa3，ICDD  PDF No.65-3322），如下图1所示。使用德国HITA CHI S-3400N型扫描电镜观察样品的形貌及粒径，可明显发现所得粉体分散性好，粒度分布均匀，为类球形，如下图2所示。

实施例2：

将分析纯的CoCl₂·6H₂O加入到去离子水中，制成Co-²⁺浓度为2mol/L的透明溶液，所得溶液记为A；向A溶液中加入分析纯的SC（NH₂）₂，使混合溶液中Co-²⁺/ SC（NH₂）₂的摩尔浓度比为1:5，所得溶液记为B;向溶液B中加入浓度为2mol/L的NaOH溶液调节混合溶液pH为11，所得前驱物溶液记为C; 将上述制备的溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在80%，密闭反应釜后，将其放入WX-6000型温压双控微波加热炉中，选择温控模式进行反应。所述的温控模式水热温度控制在250℃，水热反应时间控制在32h，水热反应结束自然冷却到室温。打开水热反应釜，收集釜底沉淀物质，然后分别采用稀盐酸，二硫化碳，去离子水，无水乙醇洗涤，于真空干燥箱中60℃干燥既得黑色类球形CoS₂纳米粉体。使用德国HITACHI S-3400N型扫描电镜观察样品的形貌及粒径，可发现所得粉体有一定团聚，粒度分布较均匀，类球形结构明显，如下图3所示。

实施例3：

将分析纯的CoCl₂·6H₂O加入到去离子水中，制成Co-²⁺浓度为1mol/L的透明溶液，所得溶液记为A；向A溶液中加入分析纯的SC（NH₂）₂，使混合溶液中Co-²⁺/ SC（NH₂）₂的摩尔浓度比为1:2，所得溶液记为B;向溶液B中加入浓度为1mol/L的稀盐酸和氢氧化纳溶液调节混合溶液pH为7，所得前驱物溶液记为C; 将上述制备的溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在70%，密闭反应釜后，将其放入WX-6000型温压双控微波加热炉中，选择温控模式进行反应。所述的温控模式水热温度控制在200℃，水热反应时间控制在16h，水热反应结束自然冷却到室温。打开水热反应釜，收集釜底沉淀物质，然后分别采用稀盐酸，二硫化碳，去离子水，无水乙醇洗涤，于真空干燥箱中60℃干燥既得黄铁矿型黑色类球形CoS₂纳米粉体。

Claims (1)

1.一种类球形二硫化钴纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备步骤：

1）将分析纯的CoCl₂·6H₂O加入到去离子水中，制成Co-²⁺浓度为0.05mol/L~2mol/L的透明溶液，所得溶液记为A；

2）向A溶液中加入分析纯的SC（NH₂）₂，使混合溶液中Co-²⁺/ SC（NH₂）₂的摩尔浓度比为1:0.5~1:5，所得混合溶液记为B；

3）向混合溶液B中加入浓度为0.5mol/L~2mol/L的稀盐酸或氢氧化钠溶液调节pH为1~11，所得前驱物溶液记为C；

4）将上述制备的溶液C倒入水热反应釜中,填充度控制在60%-80%，密闭反应釜后，将其放入WX-6000型温压双控微波加热炉中，选择温控模式进行反应；温控模式水热温度控制在100℃~250℃，水热反应时间控制在8h~32h，水热反应结束自然冷却到室温；

5）打开水热反应釜，收集釜底沉淀物，然后分别采用稀盐酸，二硫化碳，去离子水，无水乙醇洗涤，于真空干燥箱中60℃干燥获得黑色类球形CoS₂纳米粉体。