[發明專利]兩步法制備硫化鎳的新方法

有效

• 申請號: 201410483298.6
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN104261490A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 王慶紅;楊加芹;王慶鵬;陳娟;陳丹;杜佳璐;朱麗璇
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: C01G53/11
• 分類號: C01G53/11
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

?本發明涉及一種兩步法制備硫化鎳的新方法，具體是一種水熱-冷凝回流兩步法制備硫化鎳的方法。

背景技術

近年來，硫化鎳由于其優異的光、電、催化等性能，而引起了廣泛的研究興趣，現已被成功應用于各個領域，如作為工業催化劑、半導體材料、光電子材料、鋰離子電池負極材料和超級電容器材料等。研究表明，材料的物理和化學性質與材料的結構、尺寸都有密切關系，因此，越多的研究集中在具有一定形貌、尺寸和維度的硫化鎳材料的可控合成。

硫化鎳的傳統制備方法大多涉及高能和惰氣保護下多相反應,?即通常采用高溫氣相、高溫固相合成、電化學合成以及水熱法合成硫化鎳等方法。在這些方法中，水熱法被認為是實現材料形貌、尺寸和維度可控的有效方法。如Zhang等（J.?Mater.?Chem.,?2010,?20,?1078–1085）以硫代乙酰胺為硫源，運用水熱法制備了花狀Ni7S6，Huang等（Mater.?Lett.?2009，63，313–315）以十二硫醇為硫源制備了空心球狀的NiS。以上方法都得到了形貌均一的硫化鎳材料，但是過程中都有大量的H2S產生，造成嚴重的環境污染，不利于硫化鎳微納材料的廣泛應用。

發明內容

本發明目的是提供一種兩步法制備硫化鎳的方法。本發明可以克服已有技術的缺陷。用氫氧化鎳為前驅體，以硫化鈉為硫源，通過冷凝回流方法，來合成硫化鎳。通過控制前驅體的微納結構實現硫化鎳的可控制備。該方法原料來源廣泛、生產工藝簡單、反應條件易于控制，無需添加模板劑及表面活性劑，所得產品性能穩定可靠，對環境友好。

本發明提供的兩步法制備硫化鎳的方法是以可溶性鎳鹽作為鎳源，硫化物為硫源，具體是經過以下步驟：

1）按計量將可溶性鎳鹽溶于水或醇溶劑中，加入氨水或尿素，混合均勻，將混合溶液轉移至高壓釜中，進行加熱恒溫反應，將生成的沉淀產物過濾、洗滌和干燥，制得氫氧化鎳前驅體。

2）將得氫氧化鎳前驅體分散到醇溶劑中，進行超聲使其充分分散，然后加入硫化物，將分散液轉移反應器中進行回流反應，將得到的產物依次進行過濾、洗滌和真空干燥處理，即可制得硫化鎳。

所述鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳或硝酸鎳，Ni2+濃度為0.03～0.3?mol/L。

Ni2+與氨水的摩爾比為1：5~20，Ni2+與尿素的摩爾比為1：1~5。Ni(OH)2與硫化鈉的摩爾比為1：1~10。

所述醇溶劑為乙醇、乙二醇或丙三醇。

所述加熱恒溫反應的溫度為100～200?℃，反應時間12~24?h。

所述超聲分散的功率為100?W，時間為15~60?min。

所述的回流溫度為120~200?℃，時間為12~24?h。

通過控制前驅體氫氧化鎳與硫化鈉的比例即可得到不同成分的產物：NiS、Ni7S6、Ni3S4、NiS2，所得產物具有片狀(尺寸：100-500?nm)、海膽狀(尺寸：3-5?μm)或花狀(尺寸：3-5?μm)結構。

所述洗滌方法用去離子水和無水乙醇各洗三次，真空干燥的真空度0.05-0.1MPa，溫度為55~60?℃，時間為10-12?h。

本發明提供的兩步法制備硫化鎳方法所涉及到的主要化學反應為：

本發明提供的兩步法制備硫化鎳方法的突出特點是：

1）原料來源廣泛。

2）生產工藝簡單，反應條件易于控制。

3）所生成過渡金屬硫化物合金產品的一致性好，產品性能穩定可靠，形貌可控，有利于批量生產。

4）反應過程中無SO2和H2S等氣體產生，本發明對環境友好，無環境污染。

5）不需要模板劑和表面活性劑。

附圖說明：

圖1為實施例1所生成的氫氧化鎳前驅體的X射線衍射(XRD)圖。

圖2為實施例1所生成的硫化鎳的X射線衍射(XRD)圖。

圖3為實施例1所生成的氫氧化鎳前驅體的掃描電鏡(SEM)圖。

圖4為實施例1所生成的硫化鎳的掃描電鏡(SEM)圖。

圖5為實施例2所生成的硫化鎳的掃描電鏡(SEM)圖。

圖6為實施例3所生成的硫化鎳的掃描電鏡(SEM)圖。

具體實施方式：

下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步的詳細描述。實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件以及手冊中所述的條件，或按照制造廠商所建議的條件。所使用的試劑均為市售。

實施例1：