[发明专利]三元FexCo1‑xS2粉末的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三元Fe_xCo_1-xS₂粉末的合成方法。

背景技术

目前，二硫化铁以其性能稳定、价格便宜等优点成为常用的锂系热电池正极材料。然而随着热电池技术的发展，二硫化铁自身存在的高内阻、低热稳定性等缺点制约了热电池性能的大幅提高。

具有3d价电子壳层结构的二硫化钴具有黄铁矿结构，有优异的光学、电学、磁学等性质。相对于二硫化铁，二硫化钴的分解温度提高了近100℃，拓宽了其使用温度范围，有利于长寿命热电池；另一方面，二硫化钴的电阻率0.002Ω.cm，远小于二硫化铁的0.036Ω.cm，有利于热电池的大电流放电。

一些工作组尝试制备三元Fe_xCo_1-xS₂晶体以得到物化性质优于Fe、Co二元化合物的材料，如S.W.Lehner小组用气相输运法生长了Co掺杂的黄铁矿型FeS₂薄膜，结果显示所得薄膜为n型半导体，拥有较小的阻抗和较大的载流子浓度，参阅J.Cryst.Growth，2006年第286期第306-317页。P.Diaz-Chao小组首先在玻璃机上热蒸镀得到了Fe/Co双层金属膜，然后将Fe/Co双层金属膜置于真空石英玻璃管中热硫化，制备了Co掺杂n型FeS₂薄膜，参阅Thin Solid Films，2008年第516期第7116-7119页。上述报道中制备的三元化合物Fe_xCo_1-xS₂浓度低且分布不均匀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种三元Fe_xCo_1-xS₂粉末的合成方法，该方法反应在液相中一次完成，工艺设备简单，能耗低，制备的Fe_xCo_1-xS₂粉体分散性好，粒度分布均匀，近似球形且粒度可控。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种三元Fe_xCo_1-xS₂粉末的合成方法，Fe_xCo_1-xS₂中0＜x＜1，方法的步骤中含有：

(a)将分析纯的乙二胺四乙酸二钠加入到去离子水中，充分溶解得到溶液A；

(b)在溶液A中依次加入钴源化合物、铁源化合物和硫代硫酸钠，并搅拌，得到溶液B；其中，钴源化合物和铁源化合物的混合物与乙二胺四乙酸二钠的摩尔浓度比为1：(0～1)；钴源化合物和铁源化合物的混合物与硫代硫酸钠的摩尔浓度比为1：(1～5)；

(c)将溶液B倒入反应釜中，填充度控制为60％-80％，密闭反应釜后，将其置于150℃-250℃下中反应5-30h后，自然冷却至室温，滤出釜底沉淀物，然后分别用稀盐酸、二硫化碳、去离子水冲洗，在60℃下真空干燥即得黄铁矿结构的Fe_xCo_1-xS₂粉末。

进一步，所述钴源化合物为硫酸钴或六水合氯化钴。

进一步，所述铁源化合物为氯化亚铁四水合物或七水合硫酸亚铁。

进一步，在所述的步骤(c)中，密闭反应釜后，将其放入温压双控微波加热炉中，在温控模式中将温度控制在150℃～250℃。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、本方法反应在液相中一次性完成，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，适合批量生产；

3、制备的Fe_xCo_1-xS₂粉末分散性好。

附图说明

图1为本实施例一中制备的Fe_0.9Co_0.1S₂纳米球的扫描电镜(SEM)照片。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一