[发明专利]一种形貌可控NiS2的水热制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于水热法合成材料的技术领域，具体涉及水热法制备不同形貌（近立方体形、球形或片形等）和/或粒径的NiS₂。

背景技术

NiS₂是一类重要的无机功能材料，其硫原子的外电子层结构为3s²3p⁴，d 轨道在一定条件下也可以参与成键，进而使NiS₂表现出特殊的光学，电学，磁学和催化性能。NiS₂为黄铁矿结构，于22℃加压至32kPa时，NiS₂由绝缘态逐渐过渡到金属态，显示出金属导电性，具有半导体材料性质，能在不同温度下表现出弱铁磁性或反铁磁性。同时，它能与Ag₂S复合制成冷光发光材料，能用于制造光电元件。此外在热电池阴极材料、太阳能光伏材料、燃料电池电解还原氧的电催化剂以及硫化氢催化分解等方面均有应用。NiS₂自身性能的特殊性使其成为当今材料科学研究的新热点，引起了各国研究者越来越广泛的关注。

NiS₂因形貌粒度不同而表现出不同的光性能，电性能，磁性能及催化性能，可应用于不同的领域。Sarma等人研究显示，NiS₂晶体大小与其导电体—绝缘体的转变密切相关，晶体减小将导致NiS₂表面电子结构发生变化，最终使NiS₂更趋近于导体，表现出更好的导电性（D. D. Sarma, S. R. Krishnakumar. Metal-insulator crossover behavior at the surface of NiS₂. Physical Review B, 2003, 67(15): 1-15.）。Ferrer等人研究发现，温度处于230~420K时，晶体尺寸较小的NiS₂表现出更好的导电性，其导电性随温度波动幅度较小（I J Ferrer, C Sanchez. Synthesis of NiS₂ thin films electrical and optical properties. Journal of Materials Processing Technology, 1999, 92-93: 239-242.）。Min Wang等人通过研究发现，颗粒尺寸2μ的NiS₂空心微球复合Ag₂S后，能使Ag₂S的冷光波长发生蓝移（Min Wang, Yulin Min, Youcun Chen. Simple approach to NiS₂/Ag₂S composites and their optical properties. Materials Letters, 2008, 62: 3280-3283.）。Shiliu Yang等人以乙二胺和乙二醇混合溶液为反应介质，通过溶剂热法制备得到了菱形十二面体和球形NiS₂，空气下对不同形貌NiS₂进行热分析测试，结果显示了不同的热稳定性。菱形十二面体NiS₂在温度10~300K表现出了反磁性能，而球形NiS₂在30K以下通常表现出弱铁磁性（Shiliu Yang, Hongbin Yao, et al. Monodisperse cubic pyrite NiS₂ dodecahedrons and microspheres synthesized by a solvothermal process in a mixed solvent: thermal stability and magnetic properties. CrystEngComm, 2009, 11:1383-1390.）。Nicolas Keller等人将β-SiC用于NiS₂催化剂载体催化H₂S，结果发现纳米尺寸NiS₂及其支撑体上微孔的存在有助于对H₂S催化选择性的提高（Nicolas Keller, Ricardo Vieira, Jean-Mario Nhut. New catalysts based on silicon carbide support for improvements in the sulfur recovery: Silicon carbide as support for the selective H₂S oxidation. Journal of the Brazilian Chemical Society, 2005, 16(2): 202-209.）。