[发明专利]一种空心微米硫球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空心微米硫球的制备方法。 

背景技术

非金属元素硫是典型的电子和离子绝缘体，硫元素的氧化数可以从-2到+7，假设每个硫原子电子转移数为2，利用Li₂S和S之间的可逆变换，可广泛应用于Li/S二次电池。其比电容量高达1675mAh/g，理论电压2.287V，理论能量密度达3824Wh/kg，是目前所了解的正极材料中比容量最高的。 

微纳米空心结构的物质具有低密度、高比表面积、高稳定和表面渗透等特点，在电学、热学、光学和表面等方面具有特殊的性质。微纳米空心结构作为一种“壳体”，其内部中空部分可作为载体，容纳客体分子或大尺寸客体，产生基于微观的“封装”效应。微纳米空心结构可以作为“笼”使反应在有限的空间进行，或作为客体物质传递的载体。微纳米空心结构的物质可用于制作催化剂、化妆品、吸附剂、充电(二次)电池。 

因此，简单有效地制备微纳米空心结构的硫，在Li/S电池、染料、火药、药物缓释、硫化橡胶等领域具有广泛的应用前景。同时，空心微米硫球还可作为模版和反应介质用于直接合成其它无机球形空心球形微米硫化物材料。 

发明内容

本发明目的就是提供一种空心微米硫球的制备方法，该方法设备简单，能耗低，适合大规模生产；制得的空心微米硫球可直接用于替代其它形态的硫，而在Li/S电池、染料、火药、药物缓释、硫化橡胶等领域具有广泛的应用前景。 同时，制得的空心微米硫球还可作为模版和反应介质用于直接合成其它无机球形空心球形微米硫化物材料，合成步骤少，操作简单，制得物性能优良。 

本发明实现其发明的目所采用的技术方案是：一种空心微米硫球的制备方法，其具体作法是： 

a、配制混合溶液 

在盛水的容器底部放入片状基底；往容器中加入五水合硫代硫酸钠、六水合硝酸锌和六次甲基四胺，配制成混合溶液；混合溶液中硫代硫酸钠的浓度为0.00625mol/L、六水合硝酸锌的浓度为0.00625mol/L、六次甲基四胺的浓度为0.095mol/L； 

b、加入热油酸 

取3-30份体积的油酸加热至40-60℃后，加入到a步的100份体积的混合溶液中，静置15-25天，即在基底上生长出空心微米硫球； 

c、烘干 

将容器中的基底及基底生长的空心微米硫球取出、烘干即可。 

本发明方法的可能机理是：b步的热油酸加入a步的混合液后，首先油酸(CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COOH)释放H⁺(反应式：CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COOH→CH₃(CH₂)₇CH＝CH(CH₂)₇COO^-+H⁺)；然后Na₂S₂O₃·5H₂O同H+反应释放硫(反应式：S₂O₃^2-+H⁺→HSO₃^-+S↓)。同时，油酸分子在下部水相的混合液中形成W/O(水/油)乳液，硫吸附在乳液中的油酸分子上，成长为空心球，沉淀于容器底部的基片上。锌离子和油酸反应形成树状的锌-油复合物构成容器上部的油相。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

本发明采用液相沉淀法，以无机盐为硫源，以油酸为模板，加入六次甲基四 胺作稳定剂，在室温下反应即得空心微米硫球，其制备方法简单，反应温和，耗能小，对设备无特殊要求，适合大规模生产。实验证明，制得的空心微米硫球为不含杂质的纯硫，其外部球壳直径为1-4微米，内腔直径0.6-1.2微米。这种空心微米硫球，由于其具有极高的比表面积和比容量，可用于替代其它形态的硫，而在Li/S电池、染料、火药、药物缓释、硫化橡胶等领域具有广泛的应用前景。