一种高纯度二硫化镍的合成方法
【专利摘要】本发明公开了一种高纯度二硫化镍的合成方法。所述合成方法包括以下步骤：将可溶性的镍盐溶于去离子水，滴加酸调节溶液pH值为0～3，再加入可溶于水的含硫化合物，硫/镍摩尔比为4～12，搅拌完全溶解后，倒入密闭的水热反应釜中，在180～300℃温度下反应6～72h，经水洗、醇洗后，真空干燥得到高纯度二硫化镍。本发明采用一步水热法制备高纯度二硫化镍，原料价廉，过程工艺简单，制备条件温和，无需使用保护气体，产品纯度高，是一种高效、环境友好的合成方法，并且还可用于高纯度二硫化钴、二硫化铁等的合成。
【专利说明】一种高纯度二硫化镍的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高纯度二硫化镍的合成方法。
【背景技术】
[0002]硫化镍是近年来日益引人注目的一种电子、能源和化工材料，具有独特的电子结构、分子结构以及优异的光学、电学及磁学性质，在充电锂电池阴极材料、光电导材料、太阳能电池存储装置、红外探测器以及加氢脱氮反应、加氢脱硫反应等方面有着广阔的工业应用前景。硫化镍是一个非常复杂的体系，存在许多不同配比的物相组成，如Ni3S2、Ni6S5,Ni7S6、Ni9S8, NiS、Ni3S4及NiS2等。因此，控制反应过程制备单一物相的硫化镍粉体赋有较大的难度。
[0003]目前制备NiS2的方法有多种。中国专利CN 1240765A公开了一种制备高纯NiS2的方法:将高纯度镍粉与硫磺粉混匀，放入石英玻璃管中，真空脱气后置于马弗炉中，在500?600°C下反应3?6天，得到粗品，再将粗品与硫磺粉混匀后放入石英玻璃管中，真空脱气后置于马弗炉中，在500?600°C下反应3?6天，得到高纯二硫化镍粉末。该方法分两次硫化，每次硫化的时间都在3天以上，制备时间过长，而且高纯度镍粉容易氧化，硫化反应要求在无氧环境中进行，提高了操作难度。文献I[材料开发与应用，2010，6，61]中报道了以乙二醇为溶剂，采用溶剂热技术制备硫化镍，该方法溶剂成本高，只有在S:Ni比高达8:1，温度在220°C时才能获得较纯的二硫化镍。文献2[Journalof Solid State Chemistry, 2010, 183, 223]中报道了以醋酸镍、硫代硫酸钠和乙二胺四乙酸二钠为原料，采用水热法合成出二硫化镍，当不加乙二胺四乙酸二钠时，产物为Ni3S4,只有加入适量的乙二胺四乙酸二钠才能获得高纯NiS2。文献3[Journal of Alloys andCompounds, 2013, 552，345]中报道了以乙酸镍和硫磺为原料，采用微波加热技术制得二硫化镍，但该方法对设备要求高。文献4[Applied Catalysis A:General, 2013, 450, 230]中报道以氯化镍、硫代硫酸钠和硅胶为原料，采用超生喷雾热解法获得二硫化镍-二氧化硅复合体，再经氢氟酸洗涤除去二氧化硅制得二硫化镍，该方法设备要求高、操作复杂。
【发明内容】
[0004]为了解决现有高纯度二硫化镍制备存在的上述技术问题，本发明提供一种工艺简单、成本低的高纯度二硫化镍的合成方法，本发明具有反应条件温和、成本低廉、操作简单、产物纯度高等优点。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤:将可溶性的镍盐溶于去离子7jC,滴加酸调节溶液pH值为O?3，再加入可溶于水的含硫化合物，硫/镍摩尔比为4?12，搅拌完全溶解后，倒入密闭的水热反应釜中，在180?300°C温度下反应6?72h，经水洗、
醇洗后，真空干燥得到高纯度二硫化镍。
[0006]上述的高纯度二硫化镍的合成方法中，所述可溶性的镍盐为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的一种或多种。
[0007]上述的高纯度二硫化镍的合成方法中，所述酸为盐酸、硝酸、硫酸、乙酸中的一种或多种。
[0008]上述的高纯度二硫化镍的合成方法中，所述可溶于水的含硫化合物为硫脲、硫化钠、硫代乙酰胺、L-半胱氨酸中的一种或多种。
[0009]上述的高纯度二硫化镍的合成方法中，所述硫/镍摩尔比为5?8。
[0010]上述的高纯度二硫化镍的合成方法中，所述溶液的pH值范围为O?I。
[0011]上述的高纯度二硫化镍的合成方法中，所述反应温度为200?250°C。
[0012]上述的高纯度二硫化镍的合成方法中，所述反应时间为12?48h。
[0013]本发明的技术效果在于:本发明采用一步水热法制备高纯度二硫化镍，原料价廉，过程工艺简单，制备条件温和，无需使用保护气体，产品纯度高，是一种高效、环境友好的合成方法，本发明还可用于还可用于高纯度二硫化钴、二硫化铁等的合成。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明制备的二硫化镍的XRD图。
【具体实施方式】
[0015]本发明通过以下实施例作进一步的详细说明。
[0016]实施例中所用的试剂均为分析纯，水为超纯水。
[0017]本发明所制备的二硫化镍采用日本理学D/max255018KW转靶X射线衍射仪鉴定。X-射线衍射图中 2Θ =27°，32°，35°，39°，45°，54°，56°，59° ,61° 出现的衍射峰归属于二硫化镍(JCPDS N0.01-088-1709)。
[0018]实施例1
[0019]将6mmol硝酸镍溶于250mL去离子水中，加入硝酸调节溶液pH值至0.7,再加入35mmol硫脲，充分溶解后移至300mL密闭水热反应釜中，升温至200°C，反应24小时，反应结束后取出溶液，经过滤、水洗、醇洗、真空干燥后得到0.70g 二硫化镍，纯度大于99%，以反应的金属镍计算，二硫化镍的产率为94.9%。
[0020]实施例2
[0021]将6mmol硫酸镍溶于250mL去离子水中，加入硫酸调节溶液pH值至0.6,再加入35mmol硫化钠，充分溶解后移至300mL密闭水热反应釜中，升温至220°C，反应12小时，反应结束后取出溶液，经过滤、水洗、醇洗、真空干燥后得到0.63g 二硫化镍，纯度大于99%，以反应的金属镍计算，二硫化镍的产率为86.2%。
[0022]实施例3
[0023]将6mmol乙酸镍溶于250mL去离子水中，加入乙酸调节溶液pH值至0.5，再加入35mmol硫代乙酰胺，充分溶解后移至300mL密闭水热反应釜中，升温至200°C，反应36小时，反应结束后取出溶液，经过滤、水洗、醇洗、真空干燥后得到0.66g 二硫化镍，纯度大于99%，以反应的金属镍计算，二硫化镍的产率为89.4%。
[0024]实施例4
[0025]将6mmol氯化镍溶于250mL去离子水中，加入盐酸调节溶液pH值至0.7,再加入35mmol硫脲，充分溶解后移至300mL密闭水热反应釜中，升温至240°C，反应24小时，反应结束后取出溶液，经过滤、水洗、醇洗、真空干燥后得到0.69g 二硫化镍，纯度大于99%，以反应的金属镍计算，二硫化镍的产率为93.5%。
[0026]实施例5
[0027]将6mmol硝酸镍溶于250mL去离子水中，加入盐酸调节溶液pH值至0.6，再加入35mmol L-半胱氨酸，充分溶解后移至300mL密闭水热反应釜中，升温至200°C，反应48小时，反应结束后取出溶液，经过滤、水洗、醇洗、真空干燥后得到0.61g 二硫化镍，纯度大于99%，以反应的金属镍计算，二硫化镍的产率为82.7%。
[0028]实施例6
[0029]将6mmol硝酸镍溶于250mL去离子水中，加入盐酸调节溶液pH值至0，再加入30mmol硫脲，充分溶解后移至300mL密闭水热反应釜中，升温至200°C，反应12小时，反应结束后取出溶液，经过滤、水洗、醇洗、真空干燥后得到0.55g 二硫化镍，纯度大于97%，以反应的金属镍计算，二硫化镍的产率为74.5%。
[0030]实施例7
[0031]将6mmol硝酸镍溶于250mL去离子水中，加入盐酸调节溶液pH值至1，再加入48mmol硫脲，充分溶解后移至300mL密闭水热反应釜中，升温至250°C，反应48小时，反应结束后取出溶液，经过滤、水洗、醇洗、真空干燥后得到0.66g 二硫化镍，纯度大于98%，以反应的金属镍计算，二硫化镍的产率为89.4%。
【权利要求】
1.一种高纯度二硫化镍的合成方法，包括以下步骤:将可溶性的镍盐溶于去离子水，滴加酸调节溶液PH值为O?3，再加入可溶于水的含硫化合物，硫/镍摩尔比为4?12，搅拌完全溶解后，倒入密闭的水热反应爸中，在180?300°C温度下反应6?72h,经水洗、醇洗后，真空干燥得到高纯度二硫化镍。
2.根据权利要求1所述的高纯度二硫化镍的合成方法，所述可溶性的镍盐为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高纯度二硫化镍的合成方法，所述酸为盐酸、硝酸、硫酸、乙酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高纯度二硫化镍的合成方法，所述可溶于水的含硫化合物为硫脲、硫化钠、硫代乙酰胺、L -半胱氨酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高纯度二硫化镍的合成方法，所述硫/镍摩尔比为5?8。
6.根据权利要求1所述的高纯度二硫化镍的合成方法，所述溶液的PH值范围为O?1
7.根据权利要求1所述的高纯度二硫化镍的合成方法，所述反应温度为200?250°C。
8.根据权利要求1所述的高纯度二硫化镍的合成方法，所述反应时间为12?48h。
【文档编号】C01G53/11GK104261491SQ201410530786
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】杨运泉, 王威燕, 李路, 张锟, 仵奎 申请人:湘潭大学