一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法与流程

本发明属于材料合成领域，涉及一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法。

背景技术：

硫化硅是一种无机化合物，其化学式为sis2，属于斜方或正方晶系，常温常压下稳定，遇湿气就分解成sio2及h2s。目前，有关硫化硅的合成方法较少。专利(申请公开号jps62252310a)公开了硫蒸气或硫化氢气体与沸腾的二氧化硅反应获得硫化硅的方法。这种方法要通过高温加热，效率较低，成本较高，难以实现工业化生产。因此发展一种新型、高效、环境友好的硫化硅合成方法具有重要意义。

技术实现要素：

本发明目的是为了解决现有技术的不足，提供一种高效、低成本、环境友好、易于工业化生产的合成硫化硅粉体的新方法。

下面对本发明的技术方案做具体说明。

本发明所述的硫化硅粉体的机械球磨合成方法，包括以下步骤：

(1)在惰性气氛保护下，将硫化锂粉末与四氯化硅加入到密封的球磨罐中；

(2)在室温下将球磨罐装在球磨机上，以一定转速机械球磨反应一定时间；

(3)反应结束后，在惰性气氛下，通过蒸馏方法回收过量的四氯化硅；

(4)将球磨罐中固体产物取出并加入到一定量溶剂中，固液分离后，蒸馏溶液得到固体，并烘干固体后获得硫化硅粉体。

本发明中，所述的硫化锂粉末和四氯化硅的纯度均不低于90％。

本发明中，所述步骤(1)中硫化锂粉末与四氯化硅的摩尔比为2：(1-3)。

本发明中，所述步骤(2)中硫化锂粉末和四氯化硅的总质量与磨球的总质量比为1：(10-80)。

本发明中，所述步骤(2)中，球磨转速为100-500rpm/min，球磨时间为2-100h，机械球磨反应温度为室温。

本发明中，所述步骤(3)中，蒸馏回收过量四氯化硅的温度为60-100℃。

本发明中，所述步骤(4)中，溶剂为苯，苯的添加量以充分溶解固体产物中的硫化硅为准，蒸馏去除苯的温度为82-120℃。

本发明中，所述步骤(4)中，烘干温度为100℃。

本发明中，所述的惰性气氛为不会与硫化锂、四氯化硅、硫化硅和氯化锂反应的气体，如氩气、氮气或者氩气和氮气的混合气体。

本发明中，所述的“室温”为0-40℃。

本发明与现有技术相比，其有益效果主要体现在：

本发明中利用硫化锂和四氯化硅在机械球磨下合成硫化硅，是一种资源合理利用的绿色合成方法。该合成方法高效，成本低，环境友好，且易于工业化实施。

附图说明

图1为本发明实施例1反应产物的x射线衍射图。

具体实施方法

下面结合附图，以具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但需要注意的是，本发明的保护范围不限于此。

本发明实施例使用的硫化锂粉末和四氯化硅的纯度均不低于化学纯(＞90％)。

实施例1

在氩气气氛保护下，将0.72g硫化锂粉末与1.28g四氯化硅均匀混合后加入到球磨罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。其中磨球总质量与物料总质量比为40：1。在室温条件下，使球磨罐于500r/min的转速连续球磨反应12h。反应结束后，在氩气气氛下，通过100℃蒸馏回收过量的四氯化硅。将球磨罐中固体产物取出并加入到苯中，固液分离后，得到硫化硅的苯溶液，120℃蒸馏溶液得到固体，并100℃烘干固体即可获得硫化硅粉体。图1为其产物的x射线的衍射图，只能表征出氯化锂的x射线图谱，根据质量守恒定律，产物中一定有硫化硅。

实施例2

在氩气气氛保护下，将1.0g硫化锂粉末与3.6g四氯化硅均匀混合后加入到球磨罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。其中磨球总质量与物料总质量比为60：1。在室温条件下，使球磨罐于350r/min的转速连续球磨反应20h。反应结束后，在氩气气氛下，通过60℃蒸馏回收过量的四氯化硅。将球磨罐中固体产物取出并加入到苯中，固液分离后，得到含硫化硅的苯溶液，82℃蒸馏溶液得到固体，并100℃烘干固体即可获得硫化硅粉体。

实施例3

在氩气气氛保护下，将0.53g硫化锂粉末与2.76g四氯化硅均匀混合后加入到球磨罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。其中磨球总质量与物料总质量比为10：1。在室温条件下，使球磨罐于500r/min的转速连续球磨反应2h。反应结束后，在氩气气氛下，通过80℃蒸馏回收过量的四氯化硅。将球磨罐中固体产物取出并加入到苯中，固液分离后，得到含硫化硅的苯溶液，90℃蒸馏溶液得到固体，并100℃烘干固体即可获得硫化硅粉体。

实施例4

在氩气气氛保护下，将2.53g硫化锂粉末与4.79g四氯化硅均匀混合后加入到球磨罐中。然后将磨球放入球磨罐后密封。其中磨球总质量与物料总质量比为80：1。在室温条件下，使球磨罐于100r/min的转速连续球磨反应100h。反应结束后，在氩气气氛下，通过90℃蒸馏回收过量的四氯化硅。将球磨罐中固体产物取出并加入到苯中，固液分离后，得到含硫化硅的苯溶液，100℃蒸馏溶液得到固体，并100℃烘干固体即可获得硫化硅粉体。

技术特征：

1.一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在惰性气氛保护下，将硫化锂粉末与四氯化硅加入到密封的球磨罐中；

(2)在室温下将球磨罐装在球磨机上，以一定转速机械球磨反应一定时间；

(3)反应结束后，在惰性气氛下，通过蒸馏方法回收过量的四氯化硅；

(4)将球磨罐中固体产物取出并加入到一定量溶剂中，固液分离后，蒸馏溶液得到固体，烘干固体后获得硫化硅粉体。

2.如权利要求1所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，所述的硫化锂粉末和四氯化硅的纯度均不低于90％。

3.如权利要求1所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，所述步骤(1)中硫化锂粉末与四氯化硅的摩尔比为2：(1-3)。

4.如权利要求1所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，所述步骤(2)中硫化锂粉末和四氯化硅的总质量与磨球的总质量比为1：(10-80)。

5.如权利要求1所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，所述步骤(2)中，球磨转速为100-500rpm/min，球磨时间为2-100h，机械球磨反应温度为室温。

6.如权利要求1所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，蒸馏回收过量四氯化硅的温度为60-100℃。

7.如权利要求1所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，所述步骤(4)中，溶剂为苯，苯的添加量以充分溶解固体产物中的硫化硅为准。

8.如权利要求7所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，蒸馏去除苯的温度为82-120℃。

9.如权利要求1所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，所述步骤(4)中，烘干温度为100℃。

10.如权利要求1所述一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，其特征在于，所述的惰性气氛为不会与硫化锂、四氯化硅、硫化硅和氯化锂反应的气体，包括氩气、氮气以及氩气和氮气的混合气体。

技术总结
本发明公开了一种硫化硅粉体的机械球磨合成方法，该合成方法包括如下步骤：(1)在惰性气氛保护下，将硫化锂粉末与四氯化硅加入到密封的球磨罐中；(2)在室温下将球磨罐装在球磨机上，并以一定转速球磨反应一定时间；(3)反应结束后，在惰性气氛下，通过蒸馏方法回收过量的四氯化硅；(4)将球磨罐中固体产物取出并加入到苯中，固液分离后，得到含硫化硅的苯溶液，蒸馏溶液并烘干固体即可获得硫化硅粉体。本发明所述的硫化硅粉体的合成方法具有工艺简单、成本低、易于工业化的生产特点。

技术研发人员：梁初;王俊豪;张佰伦;张文魁;甘永平;夏阳;张俊;黄辉
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2019.08.26
技术公布日：2019.12.03