[發明專利]一種利用介質阻擋放電低溫等離子體制備S4

有效

• 申請號: 202010857589.2
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112062109B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 寧平;薛宇;陳鵬;馬懿星;王學謙;王郎郎;寧致遠
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01B21/086
• 分類號: C01B21/086;B01J19/08
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種利用介質阻擋放電低溫等離子體制備S₄N₄的方法，該方法利用氣體質量流量計定量將羰基硫和/或二硫化碳等氣體通入介質阻擋放電低溫等離子體反應器中，等離子體電壓為10～15kV，頻率為8～10k Hz，在室溫下反應生成單質硫和S₄N₄，待等離子體反應后將氣體排空，利用液氮沖洗反應器，并將反應器中生成的S₄N₄收集，并將殘渣的部分單質硫轉化為S₄N₄，之后通過萃取蒸發提純，得到純S₄N₄。本方法得到的S₄N₄純度高，性能穩定，在室溫下操作，方法簡單且運行成本低。本方法工藝簡潔，可行性高，具有良好的經濟效益和環境效益。

技術領域

本發明屬于無機化合物材料制備技術領域，具體涉及一種利用介質阻擋放電低溫等離子體制備S₄N₄的方法。

背景技術

S₄N₄(四氮化四硫)是一種人工合成的純單晶體無機聚合物，亮橙色固體，熔點458K，不溶于水和有機溶劑，在空氣中穩定，微微碰撞，即可爆炸。

S₄N₄在低壓下能升華，在523K，催化劑存在條件下生成S₂N₂，它在室溫下能聚合生成黑色固體，組成(SN)_x。

S₄N₄早在1910年就已經合成，但直到2009年才制得純單晶體無機聚合物。它不僅具有黃銅金屬光澤和金屬導電性，是一維體，在晶體中近于平面鍵，是互相平行的，沿著鍵電子流動產生導電性，室溫下導電率為600～2000Ω^-1cm^-1。而且在0.26K的低溫下，顯示出超導性！它是第一個具備金屬導電性的共價聚合物，也是第一個不含金屬而顯示出超導性的共價聚合物。它的結構和成鍵特殊，是制備其它含S-N鍵化合物時最主要的材料，也為固體物理學家考慮電性能時開拓了一個全新的可能性，因此成為大家研究的焦點。

目前S₄N₄的制備方法主要有以下幾種：

1)傳統制備方式是用干燥的氨作用于S₂Cl₂的四氯化碳溶液，并用二惡烷萃取，得到較純的S₄N₄；

2)較新的方法是利用[(Me₃Si)₂N]₂S來引入S-N鍵，由雙氨基鋰與SCl₂反應制的[(Me₃Si)₂N]₂S，用制得的[(Me₃Si)₂N]₂S與SCl₂和SO₂Cl₂的混合物反應制取S₄N₄。例如，CN110402235A公開了一種S₄N₄的金屬鹵化物加合物的方法，利用S₂Cl₂與氣態氨在無水溶劑中反應，制的粗S₄N₄，不經純化將粗S₄N₄加入到金屬鹵化物的醇溶液中并攪拌直至沒有S₄N₄殘留，通過除去醇得到S₄N₄的金屬鹵化物加合物；