[发明专利]一种谢弗雷尔相材料的固相合成方法及其应用

说明书

本发明实施例涉及一种谢弗雷尔相材料的固相合成方法及其应用，所述谢弗雷尔相材料的结构式为M_zQ₆T_8‑yX_y，所述固相合成方法包括：步骤一，将M源，Q源，T源，X源按照M：Q:T:X原子的摩尔比z:6:(8‑y):y混合均匀；0≤z≤4,0≤y≤8；步骤二：向步骤一的混合原料加入卤素催化剂A，并在惰性气体的保护下放入密闭的反应容器中；步骤三：将反应容器在惰性氛围下升温至600℃‑1400℃，保持1‑72小时，降温后得到谢弗雷尔相M_zQ₆T_8‑yX_y材料。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种谢弗雷尔相材料的固相合成方法及其应用。

背景技术

谢弗雷尔相材料(Chevrel phase compounds,CPs)是由R.Chevrel等于1969年发现，基本结构式为M_xQ₆T₈(M，Q为金属元素，T为S,Se,Te，可部分被Cl，Br，I取代)。在该晶体结构中，8个T原子形成准立方体，6个Q原子位于立方体面上呈八面体堆积，每个Q₆T₈簇沿着三轴方向呈25°偏转，因而晶体中存在大量开放孔道。这些三维多向扩散通道可容纳不同类型的M金属离子的嵌入，为其提供额外的电子。这不仅促使整体结构呈现半导体性质还可以降低晶格热系数，因而表现出很多奇异性质。其中，基于Mo₆簇的硫属化合物，如：PbMo₆S₈，SnMo₆Se₈，Cu_1.38Fe_0.66Mo₆Se₈，Cu_xMo₆S₈，Mo₆S₈等，在磁学、超导、热电、催化、储能等各个领域得到了广泛的关注和研究。

然而，受限于复杂的合成方法，谢弗雷尔相材料尚未能得到广泛的应用。目前谢弗雷尔相材料的合成方法主要有三种：

(1)高温固相法：将原料单质元素M,Q,T或MT_x,Q,QT_y按化学计量比混合放入真空反应器中，在高温下保持数天制得。该法反应速率慢，反应时间长，能耗高，极易因反应不充分导致产物中有反应原料残留，从而产生杂相，降低纯度，不适合大规模生产。

(2)两步溶液化学法：先合成可溶中间体，再以氢气为还原剂高温下还原制得，步骤繁琐，反应条件严苛。

(3)熔盐法：利用熔盐提供高温液态环境，从而提高反应物的活性，可以显著降低反应温度，缩短反应时间，但是熔盐的引入尤其在高温下会产生很多副产物和难以除去的杂质，晶相纯度较差。

因此，探索普适且简易的合成方法对谢弗雷尔相材料的进一步发展和大规模应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种谢弗雷尔相材料的固相合成方法及其应用。

第一方面，本发明实施例提供了一种谢弗雷尔相材料的固相合成方法，所述谢弗雷尔相材料的结构式为M_zQ₆T_8-yX_y，所述固相合成方法包括：

步骤一，将M源，Q源，T源，X源按照M：Q:T:X原子的摩尔比z:6:(8-y):y混合均匀，0≤z≤4,0≤y≤8；

步骤二：向步骤一的混合原料加入卤素催化剂A，并在惰性气体的保护下放入密闭的反应容器中；