專利名稱：常壓體系合成高純二硫化鈷粉末的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無機合成技術領域，特別涉及一種用單質(zhì)粉末為原料，在常壓體系下，經(jīng)二次高溫合成而得到高純、細粒二硫化鈷粉末的方法，該高純二硫化鈷粉末可用作高溫熱電池的正級材料。
背景技術：
高純二硫化鈷粉末可以用作鋰/二硫化物熱電池的電極材料，增加電極高溫穩(wěn)定性，改善其電化學性能，近年來引起人們的廣泛注意。在《無機化合物合成手冊》(1983年10月出版)中報道的合成方法主要有(1)用1∶1摩爾比的鈷粉和硫磺粉為原料，混合并真空密封在石英管中，在700℃下加熱72小時合成硫化鈷；將產(chǎn)物水淬研磨后，在按照1∶1(硫磺過量5％)摩爾比配硫化鈷和硫磺，真空密封在石英管中，于700℃下煅燒168小時，得到二硫化鈷。在真空密封條件下，體系的壓力很難控制，合成過程具有較大的安全隱患。(2)將真空干燥的硫酸鈷于氮氣流中加熱到350℃，再在硫化氫和氫氣混合氣流中加熱6小時，急冷之，可得到二硫化鈷。這種方法合成的產(chǎn)物結晶性差，且硫化氫氣體易污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述方法的缺點，提供一種既安全又簡便的常壓體系低成本合成高純二硫化鈷的方法。
本發(fā)明常壓體系合成高純二硫化鈷粉末的方法步驟包括(1).將高純單質(zhì)鈷粉和硫磺粉混合均勻，放入耐高溫容器中，如石英玻璃管，其中硫磺粉的用量是理論重量的1～5倍；對系統(tǒng)進行真空脫氣，然后在氬氣或氮氣等惰性氣氛保護下置于有溫度梯度的馬弗爐內(nèi)，常壓下在100～700℃范圍內(nèi)保持1～20天，將硫磺與產(chǎn)品進行分離，冷卻至室溫，經(jīng)破碎得到粗品；
(2).將步驟(1)得到的粗品研磨、過篩或分級，使產(chǎn)物顆粒小于0.074mm后重新放入耐高溫容器中，在氬氣或氮氣等惰性氣氛保護下，置于馬弗爐內(nèi)，在100～700℃范圍內(nèi)保持1～20天，將硫磺與產(chǎn)品進行分離，冷卻至室溫，即得到高純二硫化鈷粉末，純度大于99％。
所述的真空度為0.001～0.1Pa。
所述的硫磺粉的用量是理論重量的1～3倍。
所述的硫磺與產(chǎn)品進行分離是采用溫度梯度進行產(chǎn)物和硫磺的分離。
本發(fā)明的方法與《無機化合物合成手冊》(1983年10月出版)中報道的其它方法相比，具有以下特點常壓體系，合成溫度低，安全性好；反應器皿可以反復使用，合成數(shù)量可大可小，極大地降低了合成成本，是一種可靠和經(jīng)濟的合成高純二硫化鈷粉末的新方法。該高純二硫化鈷粉末可用作高溫熱電池的正級材料。
下面結合實施例對本發(fā)明的方法作進一步的說明，但這些實施例并非對本發(fā)明的技術方案進行限制。
具體實施例方式
實施例1.
在氮氣保護氣氛中，將高純鈷粉(≥99.5％)3.3克與光譜純的硫磺粉7.2克(使硫磺粉重量過量2倍)按比列混合，裝入石英玻璃管中，將體系抽真空到0.1Pa進行脫氣后，將石英玻璃管放入馬弗爐中，通入氬氣保護，開始升溫到100℃，恒溫3天，再升溫到200℃，恒溫6天，最后升到420℃恒溫2小時，冷卻至室溫。取出物料研磨，過篩0.074mm(200目)，取篩下物料裝入另一石英玻璃管中，硫磺按照理論重量過量2倍的比例補加后，再次放入馬弗爐中，通入氬氣保護，開始升溫到200℃，恒溫2天，再升溫到380℃，恒溫6天，再升到440℃恒溫2小時，最后升到700℃恒溫1小時，冷卻至室溫。即得到二硫化鈷粉末6.7克，純度大于99％。
實施例2.
按照與實施例1同樣的物料和步驟，加入鈷粉100克和硫磺粉162.7克(過量1.5倍)，將體系抽真空到0.1Pa進行脫氣處理，將石英玻璃管放入馬弗爐中，通入氬氣保護，開始升溫到100℃，恒溫3天，再升溫到200℃，恒溫5天，再升溫到440℃恒溫2小時，最后升到700℃恒溫1小時，冷卻至室溫。冷卻、研磨、過篩后，硫磺按照理論量過量1.5倍的比例補加后，重新裝入石英管中，在同樣的條件下，開始升溫到200℃，恒溫2天，再升溫到380℃，恒溫7天，最后升到440℃恒溫2小時，冷卻至室溫。得到二硫化鈷粉末204克，純度大于99％。
實施例3.
按照與實施例1同樣的物料和步驟，加入鈷粉300克和硫磺粉650.8克(過量2倍)，將體系抽真空到0.01Pa進行脫氣后，石英玻璃管放入馬弗爐中，通入氬氣保護，開始升溫到150℃，恒溫3天，再升溫到200℃，恒溫6天，最后升到440℃恒溫2小時，冷卻至室溫。冷卻、研磨、過篩后，硫磺按照理論量過量1.5倍的比例補加，重新裝入石英管中，在同樣的條件下，開始升溫到200℃，恒溫2天，再升溫到380℃，恒溫7天，最后升到420℃恒溫2小時，冷卻至室溫。得到二硫化鈷粉末625.1克，純度大于99％。
權利要求
1.一種常壓體系合成高純二硫化鈷粉末的方法，其特征是所述的方法步驟包括(1).將高純單質(zhì)鈷粉和硫磺粉混合均勻，放入耐高溫容器中，其中硫磺粉的用量是理論重量的1～5倍；對系統(tǒng)進行真空脫氣，然后在氬氣或氮氣惰性氣氛保護下置于有溫度梯度的馬弗爐內(nèi)，常壓下在100～700℃范圍內(nèi)保持，將硫磺與產(chǎn)品進行分離，冷卻至室溫，經(jīng)破碎得到粗品；(2).將步驟(1)得到的粗品研磨、過篩或分級，使產(chǎn)物顆粒小于0.074mm后重新放入耐高溫容器中，在氬氣或氮氣惰性氣氛保護下，置于馬弗爐內(nèi)，溫度為100～700℃，將硫磺與產(chǎn)品進行分離，冷卻至室溫，即得到高純二硫化鈷粉末。
2.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的真空度為0.001～0.1Pa。
3.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的硫磺粉的用量為理論重量的1～3倍。
4.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的硫磺與產(chǎn)品進行分離是采用溫度梯度進行產(chǎn)物和硫磺的分離。
全文摘要
本發(fā)明屬于無機合成技術領域，特別涉及一種用單質(zhì)粉末為原料，在常壓體系下，經(jīng)二次高溫合成而得到高純、細粒二硫化鈷粉末的方法。該方法是在真空及在氬氣或氮氣等惰性氣氛保護條件下進行的。該高純二硫化鈷粉末純度大于 99％，可用作高溫熱電池的正級材料。
文檔編號C01G51/00GK1594108SQ0315671
公開日2005年3月16日 申請日期2003年9月8日 優(yōu)先權日2003年9月8日
發(fā)明者李強, 唐威 申請人:北京礦冶研究總院