[發(fā)明專利]一種謝弗雷爾相材料的固相合成方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911054818.0
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN112661187B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 索鎏敏;林澤京;毛明磊;陳立泉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: C01G39/00
• 分類號: C01G39/00;C01G39/06;C01B19/00;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

本發(fā)明實施例涉及一種謝弗雷爾相材料的固相合成方法及其應(yīng)用，所述謝弗雷爾相材料的結(jié)構(gòu)式為M_zQ₆T_8?yX_y，所述固相合成方法包括：步驟一，將M源，Q源，T源，X源按照M：Q:T:X原子的摩爾比z:6:(8?y):y混合均勻；0≤z≤4,0≤y≤8；步驟二：向步驟一的混合原料加入鹵素催化劑A，并在惰性氣體的保護下放入密閉的反應(yīng)容器中；步驟三：將反應(yīng)容器在惰性氛圍下升溫至600℃?1400℃，保持1?72小時，降溫后得到謝弗雷爾相M_zQ₆T_8?yX_y材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種謝弗雷爾相材料的固相合成方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

謝弗雷爾相材料(Chevrel phase compounds,CPs)是由R.Chevrel等于1969年發(fā)現(xiàn)，基本結(jié)構(gòu)式為M_xQ₆T₈(M，Q為金屬元素，T為S,Se,Te，可部分被Cl，Br，I取代)。在該晶體結(jié)構(gòu)中，8個T原子形成準立方體，6個Q原子位于立方體面上呈八面體堆積，每個Q₆T₈簇沿著三軸方向呈25°偏轉(zhuǎn)，因而晶體中存在大量開放孔道。這些三維多向擴散通道可容納不同類型的M金屬離子的嵌入，為其提供額外的電子。這不僅促使整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)半導(dǎo)體性質(zhì)還可以降低晶格熱系數(shù)，因而表現(xiàn)出很多奇異性質(zhì)。其中，基于Mo₆簇的硫?qū)倩衔铮纾篜bMo₆S₈，SnMo₆Se₈，Cu_1.38Fe_0.66Mo₆Se₈，Cu_xMo₆S₈，Mo₆S₈等，在磁學、超導(dǎo)、熱電、催化、儲能等各個領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和研究。

然而，受限于復(fù)雜的合成方法，謝弗雷爾相材料尚未能得到廣泛的應(yīng)用。目前謝弗雷爾相材料的合成方法主要有三種：

(1)高溫固相法：將原料單質(zhì)元素M,Q,T或MT_x,Q,QT_y按化學計量比混合放入真空反應(yīng)器中，在高溫下保持數(shù)天制得。該法反應(yīng)速率慢，反應(yīng)時間長，能耗高，極易因反應(yīng)不充分導(dǎo)致產(chǎn)物中有反應(yīng)原料殘留，從而產(chǎn)生雜相，降低純度，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

(2)兩步溶液化學法：先合成可溶中間體，再以氫氣為還原劑高溫下還原制得，步驟繁瑣，反應(yīng)條件嚴苛。

(3)熔鹽法：利用熔鹽提供高溫液態(tài)環(huán)境，從而提高反應(yīng)物的活性，可以顯著降低反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時間，但是熔鹽的引入尤其在高溫下會產(chǎn)生很多副產(chǎn)物和難以除去的雜質(zhì)，晶相純度較差。

因此，探索普適且簡易的合成方法對謝弗雷爾相材料的進一步發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種謝弗雷爾相材料的固相合成方法及其應(yīng)用。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種謝弗雷爾相材料的固相合成方法，所述謝弗雷爾相材料的結(jié)構(gòu)式為M_zQ₆T_8-yX_y，所述固相合成方法包括：

步驟一，將M源，Q源，T源，X源按照M：Q:T:X原子的摩爾比z:6:(8-y):y混合均勻，0≤z≤4,0≤y≤8；

步驟二：向步驟一的混合原料加入鹵素催化劑A，并在惰性氣體的保護下放入密閉的反應(yīng)容器中；