一些硫化物的物理化学性质_服务器知识

三硫化二锑

分子式：Sb2S3，分子量：339.68，纯三硫化二锑为黄红色无定形粉末，相对密度4.12，熔点550℃，不溶于水和醋酸，溶于浓盐酸、醇、硫化铵和硫化钾溶液。烟花爆竹行业所用硫化锑为辉锑矿矿石粉加工而成，为黑色或灰黑色粉末，有金属光泽，不溶于水，具强还原性。

二硫化钼

辉钼矿的主要成分。黑色固体粉末，有金属光泽。化学式MoS2，熔点1185℃，密度4.80克／厘米3（14℃），莫氏硬度1.0～1.5。1370℃开始分解，1600℃分解为金属钼和硫。315℃在空气中加热时开始被氧化，温度升高，氧化反应加快。二硫化钼不溶于水，只溶于王水和煮沸的浓硫酸。二硫化钼的制法有：①将钼和硫直接化合。②三氧化钼与硫化氢气体作用。③将三氧化钼、硫、碳酸钾的混合物一起熔融。二硫化钼是重要的固体润滑剂，特别适用于高温高压下。它还有抗磁性，可用作线性光电导体和显示P型或N型导电性能的半导体，具有整流和换能的作用。二硫化钼还可用作复杂烃类脱氢的催化剂。

它也被被誉为“高级固体润滑油王”。二硫化钼是由天然钼精矿粉经化学提纯后改变分子结构而制成的固体粉剂。本品色黑稍带银灰色，有金属光泽，触之有滑腻感，溶于水。产品具有分散性好，不粘结的优点，可添加在各种油脂里，形成绝不粘结的胶体状态，能增加油脂的润滑性和极压性。也适用于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态，延长设备寿命。二硫化钼用于摩擦材料主要功能是低温时减摩，高温时增摩，烧失量小，在摩擦材料中易挥发减摩:由超音速气流粉碎加工而成的二硫化钼粒度达到325-2500目，微颗粒硬度1-1.5，摩擦系数0.05-0.1，所以它用于摩擦材料中可起到减摩作用；增摩:二硫化钼不导电，存在二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物。当摩擦材料因摩擦而温度急剧升高时，共聚物中的三氧化钼颗粒随着升温而膨胀，起到了增摩作用；防氧化:二硫化钼是经过化学提纯综合反应而得，其PH值为7-8，略显碱性。它覆盖在摩擦材料的表面，能保护其他材料，防止它们被氧化，尤其是使其他材料不易脱落，贴附力增强；细度:325目-2500目SIO2:0PH值:7-8密度:4.8-5.0g/cm3硬度:1-1.5烧失量:18-22%摩擦系数:0.05-0.09。

硫化亚铁

硫化亚铁为黑褐色六方晶体，难溶于水。可由硫和铁在高真空石英封管内共熔而得，这样制得的硫化亚铁作为化学试剂成本较高，而化学纯试剂硫化亚铁含杂质较多。

化学试剂的贮存纵然密封也要和空气接触，在空气中有微量水分存在下，硫化亚铁逐渐氧化成四氧化三铁和硫，化学方程式如下：12FeS+8O2水12S+4Fe3O4。用硫化亚铁与稀盐酸或稀硫酸反应制硫化氢气体时，由于是在启普发生器或其简易装置中制备，硫化亚铁固体表面的氧化层中的硫不与稀盐酸、稀硫酸反应，阻碍了硫化亚铁与酸液中的氢离子接触(即硫化亚铁虽然难溶，但毕竟能溶解一点点，溶解的部分完全电离出亚铁离子与硫的阴离子。)此时溶液中几乎无硫阴离子，与氢离子结合生成弱电解质硫化氢就很少。另一方面在常温下四氧化三铁与稀盐酸、稀硫酸反应比较慢，溶解四氧化三铁还会消耗较多的氢离子，使氢离子浓度下降，发生反应的化学方程式Fe(FeO2)2+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O。

反应速率慢而又不能加热因此不能制取硫化氢气体，必须对硫化亚铁固体进行预处理以除去表面的氧化层。

对硫化亚铁表面的氧化层溶解可用1∶1的盐酸加热以溶解表面的四氧化三铁成可溶的铁盐、亚铁盐后，附着在硫化亚铁表面的硫附着力减弱，随着溶液沸腾时因固体的跳动，硫会脱离硫化亚铁表面。然后将硫化亚铁固体取出、冲洗，就可得到较纯的呈凸凹状的硫化亚铁固体。

对已除去氧化层的硫化亚铁放置时间不能太长，以实验前一天处理氧化层后备用。贮存方法：不能放在试剂瓶中，因为它极易氧化；而可以用聚乙烯塑料薄膜包裹紧，为防薄膜破损可再加一层薄膜包裹，以防其与空气接触而氧化。

在制备硫化氢气体时，为了符合演示实验要求，可用温热的稀硫酸与硫化亚铁固体在启普发生器的简易装置中进行反应(用盐酸制备硫化氢时会使硫化氢中混有氯化氢气体)，这样收集的硫化氢气体用来做其性质实验，如水溶液的酸性、与硫酸铜溶液的反应、点燃硫化氢等实验时现象才明显。

硫化铜

分子量: 95.61

熔点: 220℃

性状：黑褐色无定形粉末或粒状物。溶于稀硝酸，热浓盐酸、硫酸和氰化钠溶液，微溶于硫化铵溶液，不溶于水和硫化钠溶液。在潮湿空气中能被氧化而成胶态。导电性能优于硫化亚铜。加热至220℃分解成硫化亚铜。

8月5日在中国合肥微尺度物质科学国家实验室里,看到了科学家们用化学溶液方法合成出的硫化铜14面体微晶，它的成功发现,标志着我国特种微结构晶体构筑研究取得重要进展,其潜在应用前景在于可用作较大结构的构筑单元或用作在微尺度上包覆其他材料的载体。

硫化铜14面体微晶是中国科大俞书宏教授领导的课题组合成产生的。俞书宏教授和他的合作者们将硝酸铜和元素硫的乙二醇溶液在140°C的反应釜中进行长达一天的反应,然后通过离心收集所生成的黑色固体,用扫描电镜观察发现了这一特种微结构材料。

硫化锡

【密度】4.5

【性状】

黄色六角片状体。

【溶解情况】

溶于王水和热碱溶液，不溶于水、盐酸和硝酸。

【用途】

供仿造镀金和制颜料等用。

【制备或来源】

可由硫化物作用于氯化锡溶液而制得。

【其他】

在600℃分解。

硫化锰

纳米MnS作为一种很重要的磁性半导体，在短波长光电子器件中有着潜在的应用价值。

本文旨在探索水热与溶剂热法合成形貌规整的纳米MnS。根据实验前设计好的合成路线，利用水热/溶剂热法制备纳米MnS，采用X射线衍射仪对合成后的纳米MnS进行晶型分析、用SEM对产物进行形貌分析，并简单的对水热与溶剂热条件下的形成机理进行初步探索。

实验中考察了在水热/溶剂热合成过程中硫源的选择、溶剂的选择及反应温度等实验参数对所得MnS的晶型、形貌的影响。由测试结果可知，同样温度下，选用硫脲作为硫源，产物趋向生成稳定的α相，而硫代硫酸钠作为硫源制备的产物中同时有α相和亚稳γ相,且硫脲作为硫源制备的棱锥产物形貌要好与硫代硫酸钠作为硫源制备的棱锥产物；水作溶剂生成的产物为棱锥，而乙二醇作溶剂制备产物的形貌为棒状或者棒状组成的花，且乙二醇作溶剂有利于合成亚稳相β、γ－MnS，而水作溶剂生成α- MnS；温度的提高，不仅使产物生长的更好，且使产物由β、γ-MnS向着α-MnS转变。

这些可以吗

固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而形成的单一、均匀的晶态固体且仍保持溶剂类型的合金相。固溶体半导体材料是指某些元素半导体或者化合物半导体相互溶解而形成的一种具有半导体性质的固态溶液材料，又称为混晶半导体或者合金半导体。两种化合物若离子半径相近、晶格结构相似则可以通过调节比例制备带隙连续变化的可见光响应的光催化剂。由于硫化物半导体拥有较窄的带隙和较高的稳定性等优点，近年来备受关注。硫化锌(ZnS)是一种典型的Ⅱ-Ⅵ型半导体材料，由于其优异的氧化能力和低的二次污染，受到了人们的广泛关注。然而，ZnS由于其具有宽的直接带隙(3.6eV)仅在紫外光区具有活性，且由于较快的光生电子-空穴复合率，其光催化效率还不够高。与窄带隙半导体构建异质结是拓宽宽带隙半导体的可见光吸收以及光催化性能的一种有效方法。MoS2作为一种新兴的光催化剂具有禁带窄、边缘结构复杂、比表面积大、高不饱和性能等特点，合成ZnS-MoS2异质结光催化剂可以抑制光生电子-空穴的复合，从而提高光催化活性。然而，异质结的晶格和能带结构匹配较差。半导体异质结固溶体可以调节固溶体的晶格常数和能带结构匹配的能带结构，是一种避免晶格失配引起的界面应力的有效途径。因而本课题组合成了一系列的ZnS-MoS2固溶体，其光催化活性远高于纯ZnS和MoS2，但由于ZnS-MoS2固溶体的光催化活性较差，其性能仍不理想。因此，对ZnS-MoS2固溶体光催化剂进行修饰进而提高其光催化效率是非常必要的。

石墨烯是由sp2杂化的苯六元环组成的二维(2D)周期性蜂窝状晶格结构，是目前最理想的二维纳米材料。在室温下石墨烯具有在优异的电荷载体、优良的热导率、高比表面积和良好的化学稳定性等，能促进ZnS-MoS2固溶体光生电子-空穴的分离、转移和迁移，抑制光载流子的复合；此外，石墨烯能吸附大量的污染物，为光催化反应提供更多更理想的反应位点，且能够抑制ZnS-MoS2纳米颗粒团聚，使其均匀的生长在石墨烯薄膜上，因此，结合固溶体的优点和石墨烯优异的性能，我们尝试制备了一种新型的rGO/ZnS-MoS2三元固溶体促进电荷分离以及增强稳定性。

技术实现要素：

ZnS-MoS2纳米颗粒较大且接触紧密，容易团聚，比表面积较小，提供的反应活性位点较少，容纳的污染物分子有限，进而造成光催化效率较低,本发明的目的在于针对现有的不足，提出一步溶剂热法制备具有可见光催化活性的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂，rGO的引入一方面可作为电子载体促进光生电子-空穴的分离、转移和迁移，从而抑制光载流子的复合率；另一方面石墨烯的加入能抑制ZnS-MoS2纳米颗粒聚合，使ZnS-MoS2纳米颗粒能够均匀地生长在石墨烯薄膜上，为光催化反应提供更多更理想的反应位点。此外，这种 rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的禁带宽度较窄,且具有较大的比表面积，在可见光下有较强的光吸收和光催化能力，提高了对光的利用效率，并且具有较高的稳定性和再生能力。

本发明是通过以下技术方案实现的。一种具有可见光催化活性的石墨烯/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的方法,其步骤如下：

一种具有可见光催化活性的石墨烯/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的方法，其特征步骤如下：

1)首先用改良Hummers法制备出氧化石墨烯，然后将氧化石墨烯分散到有机溶剂中超声至均匀溶液，超声时间30-60min；

2)以无机锌盐、无机钼盐和硫源作为原料，将它们溶解到有机溶液中，并加入提前制备好的石墨烯溶液；

3)将混合溶液转移到反应釜中，在180-220℃条件下反应24小时；

4)反应结束后，将反应物用去离子水和无水乙醇分别洗涤、离心数次，所得产物在60-100 ℃下真空干燥6-24小时，即得具有可见光催化活性的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。

所述无机锌盐为醋酸锌、氯化锌、硝酸锌和硫酸锌中的一种或几种。

所述无机钼盐为钼酸钠、钼酸铵和磷钼酸中的一种或几种。

所述硫源为硫代乙酰胺、硫脲和Na2S中的一种或几种。

所述有机溶剂为乙醇、丙醇、丁醇、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙二醇、丙二醇或丁二醇中的一种或几种。

所述无机锌盐与无机钼盐的摩尔比为20:1～40:1。

所述无机锌盐与硫源的摩尔比为1:2～1:8。

所述石墨烯与ZnS-MoS2的质量百分比为5％～14％。

本发明制备的石墨烯/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂，处理废水在可见光照射下进行。

本发明制备rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的优点：

(1)本发明制备方法制得的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂具有独特的表面结构和形貌。

(2)本发明的一步溶剂热法制备一种具有可见光催化活性的石墨烯/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂较为蓬松具有更大的比表面积，较窄且可连续调节的禁带宽度，能有效地使光生电子-空穴分离、迁移，在可见光下有较强的光吸收和光催化能力，并具有着较高的稳定性和再生性能，可见光照射下可以高效处理实际废水，去除率可达到74.05％。

附图说明

图1为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂(a)和单纯的 ZnS-MoS2对比样品(b)的XRD图谱，由图可知，rGO/ZnS-MoS2和ZnS-MoS2的X射线衍射数据相符合，表明石墨烯的负载不影响ZnS-MoS2的晶相，没有出现石墨烯的衍射峰表明由于硫化锌/硫化钼对石墨烯片层的修饰，打乱了石墨烯的有序排列结构。

图2为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2SEM图，由图可知ZnS-MoS2纳米粒子能均匀地生长在石墨烯薄膜上并形成了的形貌，实现石墨烯与ZnS-MoS2纳米粒子之间的有效键合。

图3为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂(a)和纯ZnS-MoS2样品(b)的氮气吸附-脱附等温线，由图可知，rGO/ZnS-MoS2和纯ZnS-MoS2的氮气吸附-脱附等温线都属IUPAC分类中的IV型，H3滞后环，但rGO/ZnS-MoS2固溶体光催化剂的比表面积接近31.6m2/g，纯ZnS-MoS2的比表面积为18.7m2/g，rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂的比表面积远大于纯ZnS-MoS2的比表面积。

图4为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂(a)和纯ZnS-MoS2 (b)光降解邻硝基苯酚曲线，由图可知，rGO/ZnS-MoS2固溶体光催化剂的催化活性高于纯 ZnS-MoS2。

图5为本发明的实施例1所制备的rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂在可见光照射下处理实际药物废水的曲线，由图可知，rGO/ZnS-MoS2固溶体光催化剂可以高效处理实际药物废水，在可见光下实际药物废水的COD去除率高达74.05％。

具体实施方式

以下实施旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1

(1)以石墨粉为原料，采用Hummers方法合成氧化石墨烯，然后取0.06787g氧化石墨烯到10mL N,N-二甲基甲酰胺溶液中，超声30min备用。

(2)将6.0mmol醋酸锌，0.2mmol钼酸钠，13.3mmol硫代乙酰胺，加入到40mL N,N- 二甲基甲酰胺溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。

(3)将溶液转移到100mL反应釜中，210℃，反应时间为24小时。

(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次，所得样品在60℃下真空干燥 12小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。

实施例2

(1)以石墨粉为原料，采用Hummers方法合成氧化石墨烯，然后称取0.04936g氧化石墨到10mL乙二醇溶液中，超声40min备用。

(2)将6.0mmol氯化锌，0.2mmol钼酸钠，13.3mmol硫代乙酰胺，加入到40mL乙二醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。

(3)将溶液转移到100mL反应釜中，200℃，反应时间为24小时。

(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次，所得样品在60℃下真空干燥 12小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。

实施例3

(1)以石墨粉为原料，采用Hummers方法合成氧化石墨烯，然后称0.06787g氧化石墨烯分散到10mL乙醇溶液中，超声60min备用。

(2)将5.0mmol硝酸锌，0.25mmol钼酸钠，11.5mmol硫化钠，加入到40mL乙醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。

(3)将溶液转移到100mL反应釜中，220℃，反应时间为24小时。

(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次，所得样品在60℃下真空干燥 12小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。

实施例4

(1)以石墨粉为原料，采用Hummers方法合成氧化石墨烯，然后取0.04936g氧化石墨烯分散到10mL丁醇溶液中，超声30min备用。

(2)将5.0mmol硝酸锌，0.25mmol磷酸钠，11.5mmol硫化钠，加入到40mL丁醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。

(3)将溶液转移到100mL反应釜中，200℃，反应时间为24小时。

(4)将反应后的样品离心并用去离子水和乙醇洗涤数次，所得样品在60℃下真空干燥 12小时后研磨。所得产物为rGO/ZnS-MoS2纳米固溶体光催化剂。

实施例5

(1)以石墨粉为原料，采用Hummers方法合成氧化石墨烯，然后称取0.04936g氧化石墨烯分散到10mL丁醇溶液中，超声40min备用。

(2)将6.0mmol硝酸锌，0.2mmol钼酸钠，13.3mmol硫脲，加入到40mL丁醇溶液中并搅拌至溶液透明后加入上述石墨烯溶液。

(3)将溶液转移到100mL反应釜中，220℃，反应时间为24小时。