[发明专利]一种多孔硫代铟酸盐的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多微孔材料的制备方法，具体涉及一种多孔硫代铟酸盐的制备方法。

背景技术

由于多微孔材料的结构特点及独特性能，在工业上显示出很强的应用前景，如铝硅酸盐被应用到催化、分离、气体存储等许多方面。自从1948年Barrer等首次合成出人工沸石分子筛以来，人们不断努力开发新的多孔材料，得到了许多新型氧化物微孔材料。为拓宽微孔材料的传统应用，将氧化物框架中的TO₄四面体被TS₄取代后，氧化物多孔性和硫属元素的半导体性质相结合，多孔硫属半导体材料得到了重视，成为十分活跃的领域。这类具有独特的结构的硫属化合物通常利用有机胺作为结构导向试剂或者模板剂，采用水热法合成，并发现在催化、离子交换、光致发光、离子传导率、半导体等方面潜在应用(参见：N.Zheng，X.Bu and P.Feng，Science 2002，298，2366-2369；Nature，2003，426，428-432.)。

在1998年Parise以二甲胺(DMA)和水的混合溶液为溶剂合成了化合物(DMA)₆In₁₀S₁₈，其结构为由四面体簇聚合而成的穿插孔道结构(参见：Christopher L.Cahill，Younghee Ko，John B.Parise.Chem.Mater.1998，10，19-21.)。但是二甲胺是低闪点(-17.8℃)刺激性易燃品，易造成环境污染。

多孔硫代铟酸盐中的有些有机胺离子可以与金属离子进行离子交换。以往采用的方法是将多孔晶体浸渍与金属离子的溶液中，经过几天甚至几十天的缓慢扩散而得到掺杂。这种方法反应时间长，掺杂不均匀。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种多孔硫代铟酸盐的制备方法，采用溶剂热法，以常用试剂二甲基甲酰胺(DMF)为反应溶剂，利用其在反应中自身生成的二甲胺(DMA)为结构导向试剂或者模板剂，可方便廉价地制备得到具有孔洞结构的硫代铟酸盐。进一步地，本发明还利用原位反应的方法制备了掺杂过渡金属的硫代铟酸盐。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种多孔硫代铟酸盐的制备方法，将硫、铟、二甲基甲酰胺混合，在120～180℃下，经溶剂热反应4～8天，制备得到多孔硫代铟酸盐，所述多孔硫代铟酸盐的分子式为(DMA)₆In₁₀S₁₈。

上述技术方案中，硫和铟的摩尔比为3～5∶1。

上述技术方案中，二甲基甲酰胺(DMF)一方面可作为反应溶剂，另一方面利用其在反应中自身生成的二甲胺(DMA)为结构导向试剂或者模板剂。

上述技术方案中，溶剂热反应一般都在密闭的反应器中进行，溶剂在密闭的反应器中能产生自生压力；优选的技术方案中，二甲基甲酰胺的体积与反应器的容积的比为1∶2～5；所述反应器为内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜。

上述技术方案中，所述多孔硫代铟酸盐的分子式为(DMA)₆In₁₀S₁₈，该化合物为无色多孔结构，可用于离子分离及催化。

进一步地，本发明还还利用原位反应的方法制备了掺杂过渡金属的硫代铟酸盐。一种掺杂过渡金属的硫代铟酸盐的制备方法：将过渡金属、硫、铟和二甲基甲酰胺混合，在120～180℃下，经溶剂热反应4～8天，制备得到过渡金属掺杂的多孔硫代铟酸盐；所述过渡金属选自：铁或钴。

上述技术方案中，硫、铟、过渡金属的摩尔比为3～5∶1∶1。

上述技术方案的原理主要为：由于DMA体积小易于与其它离子交换，将过渡金属Fe或/和Co引入到上述二元溶剂热体系中，使原位反应生成的部分Fe²⁺、Co²⁺作为平衡阳离子替代质子化的DMA进入铟硫属化合物框架的孔洞之中，一步法合成了掺杂有过渡金属阳离子的铟硫属化合物。

采用上述技术方案制备得到的过渡金属掺杂的多孔硫代铟酸盐具有较宽的光谱吸收带，又有硫化铟的半导体性质和大的表面，可作为一种催化材料。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：