[发明专利]一种立方体状二硫化镍的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学材料的制备领域，具体涉及一种立方体状二硫化镍的制备方法。

背景技术

金属硫化物具有优异的光电性能和催化性能，近年来成为研究热点。镍的硫化物具有独特的电子结构、分子结构以及优异的光学、电学及磁学性质，广泛应用于空间技术、地球物理探测、磁共振成像、粒子加速器及加氢脱氮反应、加氢脱硫反应等领域。然而，硫化镍一般是由不同物相（如Ni₃S₂、Ni₉S₈、NiS、Ni₃S₄及NiS₂等）组成的混合体，具有不同的形貌如球状、片状、立方体状及一些不规则形状等。因此，如何制备单一形貌、单一物相的硫化镍仍然赋有较大的挑战性。

现已报道纯NiS₂物相的制备方法有多种。如中国专利CN 1240765A公开了一种两步硫化法制备高纯度NiS₂粉末的方法，该方法制备时间过长，而且要求在无氧环境中进行，提高了操作难度。中国专利CN201410530786.8中公开了一种水热法制备高纯度NiS₂的方法，该方法要求硫/镍摩尔比在5以上，因而含硫化合物的用量较大，同时需要的反应时间较长，反应时间长达12小时以上才能得到高纯度NiS₂球状颗粒。文献1 [材料开发与应用, 2010, 6, 61]中报道了溶剂热技术制备硫化镍的方法，该方法溶剂成本高，且只有在S:Ni比高达8:1，温度在220℃时才能获得较纯的NiS₂球状颗粒。文献2 [Journal of Solid State Chemistry, 2010, 183, 223]中报道了水热法合成出NiS₂的方法，只有在体系中加入适量的乙二胺四乙酸二钠才能获得高纯NiS₂微球颗粒。文献3 [Journal of Alloys and Compounds, 2013, 552, 345]中报道了微波加热溶剂热技术制得鳞片状NiS₂的方法，但该方法以乙醇为溶剂，还需加入十六烷基胺。文献4 [Applied Catalysis A: General, 2013, 450, 230]中报道超生喷雾热解法制备多孔球状NiS₂的方法，该方法需用氢氟酸洗涤除去模板SiO₂，对设备要求高、操作复杂。文献5 [Scientific Reports, 2014, 4: 3577]中报道了微波水热法制备立方体状NiS₂的方法，该方法以硝酸镍和硫脲为原料，并加入表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮，用氢氧化钠调节溶液为碱性，反应4小时后得到立方体状NiS₂。

本发明采用微波加热水热法技术，将镍盐和含硫化合物溶于水中，用酸调节体系的pH值，在酸性条件下，利用微波加热混合溶液至设定温度并反应一段时间后可制得立方体状二硫化镍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立方体二硫化镍的制备方法，该方法具有无需加入任何表面活性剂及保护气体、原料成本低廉、废气废液排放少，操作简单、反应时间短、产物纯度高等优点。

本发明的技术方案为：

一种立方体状二硫化镍的制备方法，包括如下步骤：

将镍盐和含硫化合物溶于去离子水，滴加酸调节溶液pH值0~2，搅拌完全溶解后，倒入反应器中，密封，在微波环境下加热至180~220℃，并在该温度下反应0.25~3 小时，自然冷却降温，然后进行过滤、水洗、醇洗、真空干燥得到立方体状二硫化镍。

进一步，所述的镍盐为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的一种或两种以上。

进一步，所述的含硫化合物为硫脲、硫化钠、硫代乙酰胺中的一种或两种以上。

进一步，所述酸为盐酸、硝酸、硫酸、乙酸中的一种或两种以上。

进一步，所述镍盐和含硫化合物，硫/镍原子物质的量比为3~5。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明在微波环境下进行水热反应，所得产品为规则的立方体状，产品的产率和纯度高，且粒径分布均匀。

（2）本发明所选原料价格低廉，与现有技术相比，含硫化合物用量减少，从而节约成本与提高经济效益，显著减少废气废液的排放。

（3）本发明的制备方法过程工艺操作简单，无需使用保护气体和模板剂，与现有技术相比，本发明制备时间显著减少，生产周期短，生产效率高，对环境友好。