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二硫化铁

二硫化铁(Iron disulfide)它是一种无机化合物,化学式为FeS2,分子量为119.98外观为黄色结晶固体,不溶于水。自然界中主要有两种矿物,黄铁矿和白铁矿,可以用水热法合成、溶剂热法、通过球磨等制成,主要用于提炼硫磺,制硫酸,可作为装饰品、电子、工业等领域。

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存在形式 编辑本段

二硫化铁在自然界主要存在于两种矿物中:黄铁矿和白铁矿。黄铁矿,俗称“愚人金”,等轴晶系,色泽金黄、黄铜色,条纹绿色和黑色,金属光泽,比重5.0,密度4.95~5.2g/Cm3,熔点1171℃,不溶于水,溶于稀酸,木炭燃烧时有蓝色火焰,放出二氧化硫气体,常与铜同、铅、由锌等形成的多金属矿床是分布最广的硫化物矿物。白色铁矿石,正交晶系,浅黄铜色,深灰绿色条纹,比重为4.87,密度4.6~4.9g/Cm3,加热到450℃时转化,不溶于水和稀酸,产于沉积地层中,分布很少。

晶体结构 编辑本段

FeS2有两种晶体结构。黄铁矿型FeS2属于等轴晶系,是NaCl型结构的衍生结构,属于立方晶系在这种结构中,两个S原子形成哑铃形的S2络合离子,它们被六个Fe包围。白铁矿FeS 2为正交晶系,在一定温度下可与黄铁矿型FeS 2发生转化。

理化性质 编辑本段

二硫化铁(FeS2),是一种较高的理论比容量(894mA·h·g-1)的过渡金属硫化物,其中Fe的化合价为2,S为-1价。它的分子量是119.98外观为黄色结晶固体,条纹为绿色和黑色,有金属光泽,抗磁性,硬度为6~6.5不透明,解理不完全,锯齿状断口,不溶于水。具有半导体性质,电导率低,电导率为17.7Ω·厘米,而且还具有很高的反射率(53)禁带宽度(Eg≈0.95eV)极高的光吸收率(At λ700 nm, α6×105 cm-1)和优异的电化学性能。

制备方法 编辑本段

水热法:水热法是一种以水溶液为反应介质,在密闭反应器中将溶液加热到一定温度,从而在反应体系中创造高压环境的无机合成和材料制备方法,设备简单、操作便捷、效率高、条件温和、污染小等优点。制备:以氯化亚铁和硫代硫酸钠为原料,采用水热法合成了由二硫化铁纳米片堆叠而成的二硫化铁微球。

溶剂热法:溶剂热法是一种以水热法为基础,在高温高压环境下,以有机溶剂为反应介质的无机合成和材料制备方法其反应条件温和,合成产品纯度高、分散性好,但产品结晶度一般不高。制备:以硝酸铁和硫脲为原料,在溶剂热反应条件下制备了二硫化铁;陈燕华等人以硫酸亚铁和硫脲的混合物为前驱体,加入一定量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂(分散剂)通过溶剂热反应,在酸性和碱性环境下均可获得结晶良好的FeS2纳米晶。

硫化法:通过其它方法如水热法、用溶剂热法合成Fe前驱体,然后与S混合,在500℃硫化生成FeS2。硫化过程中,温度过高时,二硫化铁分解,出现其他物质,导致FeS2不纯。一般这种方法不是单独使用,而是与其他方法配合使用。

机械合成:FeS2材料由单质铁粉和硫磺粉按一定比例混合而成。

二硫化铁二硫化铁

矿床分布 编辑本段

沉积硫铁矿矿床:该矿床数量多,总储量大,分布范围广,但矿石品位低,矿层薄,机械化开采难度大,矿床规模大、中、有小的,也有几个大的。

大陆火山-气液矿床:该矿床可分为四种类型:火山构造沉降硫铁矿床、火山盆地玢岩黄铁矿矿床、热液充填黄铁矿矿床和接触交代黄铁矿矿床。

海底火山矿床:该矿床多为中型及以上,硫品位高,常伴生铜、铅、锌、稀有金属和贵金属常以火山喷发为中心呈带状或成群出现,可分为产于酸性火山岩中的矿床、出现在基性火山岩中的矿床、沉积岩中的矿床和深变质岩中的黄铁矿矿床。

主要用途 编辑本段

饰品:黄铁矿是一种非常便宜的古代宝石。在英国维多利亚女王时代人们喜欢将这种形状特殊具有观赏价值的宝石加以装饰它不仅可以用来打磨宝石,还可以作为珠宝玉石等工艺品的底座。

工业:二硫化铁是提取硫磺和生产硫酸的主要矿物原料,其中含有金、Co、镍可以提取伴生元素。它也可以用作催化剂,如用于化肥生产的氨、从可再生生物质合成烃燃料、为燃料电池和电动汽车提取氢气。

电子:二硫化铁是一种很有前途的光电材料和电池材料。作为过渡金属硫化物的典型代表,它具有合适的带隙、二硫化铁具有高光吸收率和优异的电化学性能,可作为新一代光伏半导体材料;而且由于其远高于石墨的理论容量和赝电容特性,也可以作为高性能储能器件的重要候选材料。

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