专利名称：常压体系合成高纯二硫化钴粉末的方法
技术领域：
本发明属于无机合成技术领域，特别涉及一种用单质粉末为原料，在常压体系下，经二次高温合成而得到高纯、细粒二硫化钴粉末的方法，该高纯二硫化钴粉末可用作高温热电池的正级材料。
背景技术：
高纯二硫化钴粉末可以用作锂/二硫化物热电池的电极材料，增加电极高温稳定性，改善其电化学性能，近年来引起人们的广泛注意。在《无机化合物合成手册》(1983年10月出版)中报道的合成方法主要有(1)用1∶1摩尔比的钴粉和硫磺粉为原料，混合并真空密封在石英管中，在700℃下加热72小时合成硫化钴；将产物水淬研磨后，在按照1∶1(硫磺过量5％)摩尔比配硫化钴和硫磺，真空密封在石英管中，于700℃下煅烧168小时，得到二硫化钴。在真空密封条件下，体系的压力很难控制，合成过程具有较大的安全隐患。(2)将真空干燥的硫酸钴于氮气流中加热到350℃，再在硫化氢和氢气混合气流中加热6小时，急冷之，可得到二硫化钴。这种方法合成的产物结晶性差，且硫化氢气体易污染环境。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述方法的缺点，提供一种既安全又简便的常压体系低成本合成高纯二硫化钴的方法。
本发明常压体系合成高纯二硫化钴粉末的方法步骤包括(1).将高纯单质钴粉和硫磺粉混合均匀，放入耐高温容器中，如石英玻璃管，其中硫磺粉的用量是理论重量的1～5倍；对系统进行真空脱气，然后在氩气或氮气等惰性气氛保护下置于有温度梯度的马弗炉内，常压下在100～700℃范围内保持1～20天，将硫磺与产品进行分离，冷却至室温，经破碎得到粗品；
(2).将步骤(1)得到的粗品研磨、过筛或分级，使产物颗粒小于0.074mm后重新放入耐高温容器中，在氩气或氮气等惰性气氛保护下，置于马弗炉内，在100～700℃范围内保持1～20天，将硫磺与产品进行分离，冷却至室温，即得到高纯二硫化钴粉末，纯度大于99％。
所述的真空度为0.001～0.1Pa。
所述的硫磺粉的用量是理论重量的1～3倍。
所述的硫磺与产品进行分离是采用温度梯度进行产物和硫磺的分离。
本发明的方法与《无机化合物合成手册》(1983年10月出版)中报道的其它方法相比，具有以下特点常压体系，合成温度低，安全性好；反应器皿可以反复使用，合成数量可大可小，极大地降低了合成成本，是一种可靠和经济的合成高纯二硫化钴粉末的新方法。该高纯二硫化钴粉末可用作高温热电池的正级材料。
下面结合实施例对本发明的方法作进一步的说明，但这些实施例并非对本发明的技术方案进行限制。
具体实施例方式
实施例1.
在氮气保护气氛中，将高纯钴粉(≥99.5％)3.3克与光谱纯的硫磺粉7.2克(使硫磺粉重量过量2倍)按比列混合，装入石英玻璃管中，将体系抽真空到0.1Pa进行脱气后，将石英玻璃管放入马弗炉中，通入氩气保护，开始升温到100℃，恒温3天，再升温到200℃，恒温6天，最后升到420℃恒温2小时，冷却至室温。取出物料研磨，过筛0.074mm(200目)，取筛下物料装入另一石英玻璃管中，硫磺按照理论重量过量2倍的比例补加后，再次放入马弗炉中，通入氩气保护，开始升温到200℃，恒温2天，再升温到380℃，恒温6天，再升到440℃恒温2小时，最后升到700℃恒温1小时，冷却至室温。即得到二硫化钴粉末6.7克，纯度大于99％。
实施例2.
按照与实施例1同样的物料和步骤，加入钴粉100克和硫磺粉162.7克(过量1.5倍)，将体系抽真空到0.1Pa进行脱气处理，将石英玻璃管放入马弗炉中，通入氩气保护，开始升温到100℃，恒温3天，再升温到200℃，恒温5天，再升温到440℃恒温2小时，最后升到700℃恒温1小时，冷却至室温。冷却、研磨、过筛后，硫磺按照理论量过量1.5倍的比例补加后，重新装入石英管中，在同样的条件下，开始升温到200℃，恒温2天，再升温到380℃，恒温7天，最后升到440℃恒温2小时，冷却至室温。得到二硫化钴粉末204克，纯度大于99％。
实施例3.
按照与实施例1同样的物料和步骤，加入钴粉300克和硫磺粉650.8克(过量2倍)，将体系抽真空到0.01Pa进行脱气后，石英玻璃管放入马弗炉中，通入氩气保护，开始升温到150℃，恒温3天，再升温到200℃，恒温6天，最后升到440℃恒温2小时，冷却至室温。冷却、研磨、过筛后，硫磺按照理论量过量1.5倍的比例补加，重新装入石英管中，在同样的条件下，开始升温到200℃，恒温2天，再升温到380℃，恒温7天，最后升到420℃恒温2小时，冷却至室温。得到二硫化钴粉末625.1克，纯度大于99％。
权利要求
1.一种常压体系合成高纯二硫化钴粉末的方法，其特征是所述的方法步骤包括(1).将高纯单质钴粉和硫磺粉混合均匀，放入耐高温容器中，其中硫磺粉的用量是理论重量的1～5倍；对系统进行真空脱气，然后在氩气或氮气惰性气氛保护下置于有温度梯度的马弗炉内，常压下在100～700℃范围内保持，将硫磺与产品进行分离，冷却至室温，经破碎得到粗品；(2).将步骤(1)得到的粗品研磨、过筛或分级，使产物颗粒小于0.074mm后重新放入耐高温容器中，在氩气或氮气惰性气氛保护下，置于马弗炉内，温度为100～700℃，将硫磺与产品进行分离，冷却至室温，即得到高纯二硫化钴粉末。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的真空度为0.001～0.1Pa。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的硫磺粉的用量为理论重量的1～3倍。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的硫磺与产品进行分离是采用温度梯度进行产物和硫磺的分离。
全文摘要
本发明属于无机合成技术领域，特别涉及一种用单质粉末为原料，在常压体系下，经二次高温合成而得到高纯、细粒二硫化钴粉末的方法。该方法是在真空及在氩气或氮气等惰性气氛保护条件下进行的。该高纯二硫化钴粉末纯度大于 99％，可用作高温热电池的正级材料。
文档编号C01G51/00GK1594108SQ0315671
公开日2005年3月16日 申请日期2003年9月8日 优先权日2003年9月8日
发明者李强, 唐威 申请人:北京矿冶研究总院