[發明專利]一種鉍硫氯微粒的制備方法

有效

• 申請號: 202010340478.4
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111533168B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 張瀚;朱艷;胡永茂
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01G29/00
• 分類號: C01G29/00;B82Y40/00
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 龍燕

本發明公開一種鉍硫氯微粒的制備方法，屬于材料制備技術領域。本發明所述方法為在保護氣氛下將硫化鉍和氯化鉍粉放入行星球磨機的球磨罐中，上緊密封螺絲，完成裝置封閉，然后注入保護氣體，球磨混勻后備用；其中，硫化鉍和氯化鉍的摩爾比為1:1～1:1.02；容器填充度為10％～30％；使用馬弗爐通過一步加熱方式，對密封球磨罐進行加熱，讓其內部粉體進行固相燒結反應；燒結完成后自然冷卻至室溫，獲得深紅色粉末，加入質量百分比濃度為3％～5％的鹽酸清洗、干燥后即可得到純相的鉍硫氯粉末。本發明所述方法簡單、成本低，適合批量合成。

技術領域

本發明涉及一種鉍硫氯微粒的制備方法，屬于材料制備技術領域。

背景技術

Bi^III-VI^A-VII^A化合物因其獨特的熱電和光電性能以及帶隙的較大溫度依賴性而受到廣泛關注。由于具有適當的帶隙，高密度和高化學穩定性，BiSX，BiOCl和CdZnTe已廣泛用于光催化和光伏電池。另外，由于固有的大塞貝克系數(α)和低導熱系數(κ)，這些化合物在熱電領域具有潛在的應用。

盡管Bi₂Te₃和PbTe基化合物因其優異的熱電特性而得到了廣泛的研究，但Te的稀有性和Pb的毒性不能支持其長期發展。作為Bi^III-VI^A-VII^A化合物的成員，無毒的BiSCl由于具有高地球豐度，極低的導熱率和相對較高的塞貝克系數，有望成為一種新型的清潔能源。此外，利用HSE+SOC進行的計算表明，BiSCl的帶隙約為2.04eV，表明BiSCl在光電領域的潛在應用。

經過調研發現，傳統的BiSCl晶體生長方法，例如通過Bridgeman-Stockbarger技術的氣相生長和熔體生長，通常需要特殊且復雜的設備或復雜的技術。此外，生長溫度高(≥600℃)，必須仔細控制溫度梯度。Nitsche等。用Bridgeman-Stockbarger方法合成了BiSCl，其晶粒尺寸為550nm，其中使用了專用設備和復雜技術。謝等。水熱法在5天內合成了15μm針狀BiSCl晶粒。Ruck等。通過熔融鹽工藝制備了BiSCl粉末，歷時5天。在大多數合成中，有毒的H₂S與復雜的熱處理一起使用。大多數過程耗時且耗能，并且在整個過程中可能發生氧化。有毒的原料、復雜的制備工藝及超長時間的制備過程不利于實現高效、快速的制備鉍硫氯，極大程度制約了研究人員對本材料的研究興趣及進程。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術存在的問題的提供一種鉍硫氯微粒的制備方法，采用固相燒結法，通過一步加熱的方式法合成鉍硫氯微粒，具體包括以下步驟：

(1)在保護氣氛下將硫化鉍和氯化鉍粉放入行星球磨機的球磨罐中，上緊密封螺絲，完成裝置封閉，然后注入保護氣體，球磨混勻后備用；其中，硫化鉍和氯化鉍的摩爾比為1:1～1:1.02；容器填充度為10％～30％。

(2)完成步驟(1)后，使用馬弗爐通過一步加熱方式，對密封球磨罐進行加熱，讓其內部粉體進行固相燒結反應；

(3)燒結完成后自然冷卻至室溫，獲得深紅色粉末，加入質量百分比濃度為3％～5％的鹽酸清洗、干燥后即可得到純相的鉍硫氯粉末。

優選的，本發明步驟(1)中所使用保護氣氛為干燥氮氣，含水量＜48mg/m³。

優選的，本發明步驟(1)使用行星球磨機所使用的轉速為500r/min，球磨時間為10min。

優選的，本發明步驟(2)所使用的燒結溫度及時間為190～230℃，9h。

本發明所制備的板條狀鉍硫氯微納米晶可用于熱電轉換材料、光催化以及光電水解等領域。

本發明的有益效果：