[發明專利]一種閃速熱處理制備硫化銻粉體的方法

有效

• 申請號: 202011014074.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112079383B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 楊佳;張君;劉國豪;王薇;楊海艷;司圣和;歐于學;徐寶強;李紹元;楊斌;馬文會;熊恒;蔣文龍;李一夫;田陽;劉大春;郁青春;戴永年
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01G30/00
• 分類號: C01G30/00
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明涉及一種閃速熱處理制備硫化銻粉體的方法，屬于粉體材料制備技術領域。本發明通過載氣將硫粉與銻粉輸送至反應器中的閃速熱處理高溫區進行閃速反應，反應產物在冷凝區沉降即得黑灰色的硫化銻粉體。本發明可實現硫化銻的閃速制備，過程簡短，產物粉體不易團聚，并且固相單質反應對溫度的要求不高，具有很寬的溫度應用范圍，能夠很好地控制生產成本。

技術領域

本發明涉及一種閃速熱處理制備硫化銻粉體的方法，屬于粉體材料制備技術領域。

背景技術

硫化銻是一種重要的工業生產原料，最早應用于煙火爆竹與火柴等日常生活領域；由于硫化銻具有高的理論比容量和優良的循環性能，可將其作為鈉離子電池、鋰離子電池的負極，應用于儲能領域；硫化銻微晶具有較低的檢測限，寬的線性響應范圍和良好的選擇性，可很好地應用于傳感器領域；硫化銻作為半導體功能材料，因其帶隙能接近光伏轉換的最佳值，具有獨特的光學和光電子特性，可作為光催化劑、光電導探測器、太陽能轉換等材料的領域應用。

硫化銻的目前的主要制備方法為濕法工藝，包括離子反應法，水熱法，溶劑熱法，回流法等，銻源一般為氯化銻(SbCl₃)，常用的硫源主要有硫代乙酰胺(TAM)、硫代硫酸鈉(Na₂S₂O₃)、硫脲(CN₂H₄S)等。通常選用的表面活性劑有三乙醇胺(TEA)、酒石酸(TTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)或十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。這類制備方法都是濕法合成工藝，制備工藝路線長，制備過程中需使用大量的溶劑及有機表面活性劑，從而不可避免的產生有毒有害揮發物及廢液；除此之外，濕法工藝由于合成溫度低，合成的硫化銻產品難以保證其結晶性。因此急需一種簡單易行，產品結構緊密的制備方法。

現有技術中通過離子反應的原理制備硫化銻納米顆粒，即用硫化銻礦物顆粒與表面活性劑、二甲基甲酰胺反應生成硫化銻沉淀，過濾后經過去離子水浸泡最終烘干得到硫化銻產品。主要反應方程式：

該方法能夠得到硫化銻顆粒，但由于礦物需經過強堿溶解，將會產生大量堿性廢液，并且主要的反應過程還會產生硫化氫與二甲胺有毒氣體，實驗過程具有一定的危險，大規模生產將會污染環境。

現有技術中還公開了一種基于離子反應制備高純硫化銻的方法，用氯化銻與硫源為原料，將氯化銻與硫源分別溶于有機溶劑中，并在硫源溶液中加入堿性溶液。二者混合后在323～333K溫度體系中反應生成硫化銻沉淀，將過濾產物用蒸餾水和無水乙醇交替洗滌3～6次，烘干得到硫化銻。該專利方法能夠制得高純硫化銻，但由于選用的有機溶劑為氯仿，丙二醇，丙酮為有毒有機溶劑與溶解硫源加入的堿性溶液在反應之后產生的濾液不能直接排放，需進一步處理，增加了生產成本。

制備硫化銻的方法除濕法工藝以外，也有火法工藝，火法工藝一般都使用金屬加熱硫化法。但由于動力學條件的限制，普通的金屬加熱硫化法一般需要較長的時間或過高的溫度，較長的加熱時間限制了反應效率，過高的溫度容易造成金屬銻的熔化從而導致合成的硫化銻團聚結塊，不利于后續進一步使用。

發明內容

本發明針對現有技術硫化銻粉體制備的問題，提供一種閃速熱處理制備硫化銻粉體的方法，即通過載氣將單質硫與單質銻輸送至閃速熱處理高溫區進行閃速反應，實現固相單質化合反應。

一種閃速熱處理制備硫化銻粉體的方法，具體步驟如下：

通過載氣將硫粉與銻粉輸送至反應器中的閃速熱處理高溫區進行閃速反應，反應產物在冷凝區沉降即得硫化銻粉體。

所述銻粉的純度高于99％，硫粉的純度高于99％。

所述載氣為氬氣、氫氣、硫化氫、甲烷中的一種或多種，載氣流速為0.1～5L/min。

所述閃速反應時間為2～60s。