簡(jiǎn)述

硫化物具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成鍵方式較為獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn)，近些年的研究表明，過(guò)渡金屬硫化物在新型材料領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的使用價(jià)值，尤其硫化鈷等物質(zhì)近年來(lái)在超級(jí)電容器、二次電池、光催化等領(lǐng)域受到人們的廣泛關(guān)注。在電化學(xué)研究過(guò)程中，硫化鈷是一類(lèi)比較好的二次電池的負(fù)極材料，因?yàn)槠鋼碛袑訝罱Y(jié)構(gòu)，且層間距都比較大，在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，Li⁺和Na⁺能順利嵌入到層狀結(jié)構(gòu)中^[1]。

在鈷的硫化物中，Co和S具有多種不同的化學(xué)計(jì)量比，可以得到不同化學(xué)計(jì)量比的硫化鈷物質(zhì)，如Co4S3、Co3S4、Co9S8、CoS2等化合物。硫化鈷物質(zhì)擁有較高的理論容量，不同的硫化鈷物質(zhì)具有不同的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，大大滿足了各種電池設(shè)備的不同需求。常溫常壓下，硫化鈷表現(xiàn)為深灰色粉末，化學(xué)穩(wěn)定性較強(qiáng)，不溶于水。

制備工藝

文獻(xiàn)報(bào)道了一種硫化鈷納米片材料的制備方法：將四水合乙酸鈷加入到異丙醇和乙二醇的混合溶液中，經(jīng)磁力攪拌得到溶液A；將硫化鈉加入到去離子水中，然后加入氨水得到溶液B；將溶液A與溶液B混合均勻后倒入均相水熱反應(yīng)釜中反應(yīng)；然后將反應(yīng)后冷卻的產(chǎn)物取出，洗滌后冷凍干燥即得到硫化鈷納米片材料。該發(fā)明中所用原料易獲取且綠色環(huán)保，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件簡(jiǎn)單，安全性高，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH值獲得產(chǎn)物粒徑較小，增加硫化鈷嵌脫鈉時(shí)氧化還原反應(yīng)的活性位點(diǎn)，從而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性^[1]。

應(yīng)用

綜合關(guān)于硫化鈷的大量應(yīng)用研究，納米結(jié)構(gòu)硫化鈷主要作為超級(jí)電容器電極材料用于電化學(xué)研究。納米硫化鈷與石墨烯的復(fù)合以及在導(dǎo)電基底上的直接生長(zhǎng)有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和電子傳輸，進(jìn)而提高了倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性^[3]。例如，超級(jí)電容制備技術(shù)領(lǐng)域便公開(kāi)了一種碲化鎳硫化鈷核殼結(jié)構(gòu)電極材料的制備方法及其在電化學(xué)儲(chǔ)能方面的應(yīng)用。該材料的制備具體包括如下步驟制：以泡沫鎳為鎳源合成纖維狀碲化鎳納米線陣列，然后通過(guò)電沉積法在一維碲化鎳納米線陣列上均勻沉積硫化鈷二維納米片，合成得到兼有一維和二維結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的碲化鎳硫化鈷核殼納米結(jié)構(gòu)電極材料。該電極材料融合了一維結(jié)構(gòu)，二維結(jié)構(gòu)，高導(dǎo)電集流體于一身，形貌獨(dú)特，結(jié)構(gòu)新穎，并且具有優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)能特性，在電流密度為3 mA/cm²時(shí)的面積比電容可達(dá)到7.7 F/cm²，將其作為超級(jí)電容器電極材料具有很好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景^[4]。

有關(guān)研究

研究人員利用紫外-可見(jiàn)吸收光譜(UV-Vis)和傅里葉變換紅外光譜 (FT-IR)研究了pH值11.00時(shí)，不同溫度下硫化鈷納米粒子與明膠蛋白質(zhì)的鍵合作用。根據(jù)吸光度與硫化鈷濃度的關(guān)系，由Lineweave- Burk方程計(jì)算了不同溫度下硫化鈷納米粒子與明膠蛋白作用的鍵合常數(shù)K(R度為293 K時(shí)健合常數(shù)K為3.01×10³L/mol；溫度為301 K時(shí)健合常數(shù)K為2.12×10³L/mol；溫度為313 K 時(shí)鍵合常數(shù)K為 1.85×10³L/nwl)以及對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)(△rHm=17.93 kJ/mol；△rHm=4.93 J/(K·mol)；△rGm=-19.37/-19.41/-19.47kJ/mol)。硫化鈷納米粒子與明膠蛋白之間主要靠靜電力結(jié)合。該研究結(jié)果為初 步探索納米顆粒與纖維狀蛋白質(zhì)之間相互作用的化學(xué)機(jī)制提供了必要的信息^[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]黃劍鋒,何樞薇,李文斌,等.一種硫化鈷納米片材料及其制備方法.2018.

[2]盧明佳.鈷基復(fù)合物鋰離子電池負(fù)極材料的可控合成及電性能研究[D].廣州:華南理工大學(xué),2016.

[3]李浩楠.納米結(jié)構(gòu)硫化鈷作為超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展, 2016, 35(11):9.DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.11.025.

[4]杜衛(wèi)民,崔柯熒,朱琳,等.碲化鎳-硫化鈷核殼結(jié)構(gòu)電極材料及其制備方法和電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用:CN202211384914.3[P].

[5]肖新光.納米硫化鈷與明膠蛋白質(zhì)的原位鍵合作用研究[J].影像科學(xué)與光化學(xué), 2011, 29(4):9.DOI:10.7517/j.issn.1674-0475.2011.04.297.