金属硫化物

　　金属硫化物通常被认为是一种污染物，或者是一种有害物质。但是，金属硫化物在光学、光电化学、重金属的去除等方面的应用越来越多。金属硫化物可由硫与金属生成二元化合物，也可由硫化氢(或氢硫酸)与金属氧化物或氢氧化物作用生成。

金属硫化物发展历程

　　金属硫化物于秦汉之际被Z早使用，其Z初使用金属硫化物的目的是为寻找能使人长生不老的长生药，被历代医学研究者所钟爱。大自然界中存在着大量的金属硫化物，金属硫化物经医学研究者的炼制种类变的繁多，其中硫化砷被广泛使用。

　　金属硫化物在自然界中大多以矿物质形态存在，如湾盐、雌黄(AS₂S₃)、雄黄(AS₂S₂)、朱砂(HgS)、方铅矿(VbS)、黄铁矿(FeS₂)、辉锑矿(Sb₂S₃)等。

　　橙红色的雄黄(AS₂S₂)与黄色的雌黄(AS₂S₃)早在西周时就已被人类所熟知与使用，那时的一些织物就是用雌黄染色的，实现了衣物可以添加各种色彩的目的。到战国时期，雄、雌黄被人们应用到了YL卫生防疫领域，其作用主要是用于防范蛇虫。

　　天然雄、雌黄的颜色如金，因此深受古代炼丹世家的重视。硫化贡(俗称辰砂、朱砂、丹砂)在自然界中的天然产物是鲜红色。Z早的炼制方法是低温烘焙法(即朱砂暴漏在空气中经加热而发生氧化反应，但其产量较低)，该法亦是炼丹家Z常用的方法。长生不老药与尸体防腐剂等方面的制备都可用它。

　　铅的金属硫化物也是炼丹爱好者Z常使用的矿物原料之一，方铅矿(PbS)是Z早被人们接触并使用的铅化物。但由于这些金属硫化物都具有潜在的毒性，不仅使金属硫化物没有得到长久的发展，而且还在相当长一段时间内被人类所厌恶。直到近年，人们才慢慢的开始研究金属硫化物，并取得了一些进展。

　　如今，制备金属硫化物半导体材料己是材料学科的一个重要研究内容，并吸引了广大科研爱好者的关注与研究。伴随对半导体材料领域的深入了解与不断发展，金属硫化物的研究将成为一个热门话题。目前，金属硫化物在气敏传感器中的应用以引起部分学者的关注，金属硫化物有望成为气敏传感器的主要材料。

　　在改善金属硫化物气敏性方面，可以通过改变材料的形态(如球体、片状等)来改善气敏特性。除此之外，在金属硫化物中掺杂其他材料也可以很好的提高材料的气敏性，许多研究者将贵金属(如铂、钯、银等)掺杂到了材料中，得到了很好的效果，但由于高成本降低了实用价值。因此，寻求一种经济实用的材料代替贵金属，掺杂到材料中达到理想的气敏特性，是一项非常有意义的研究工作。

金属硫化物的制备

　　迄今为止金属硫化物材料的合成方法多种多样，其中Z常用的合成方法主要有气相法、固相法以及液相法。近年来，大多数金属硫化物材料的合成多采用液相法。

　　液相反应有很多优势：其一是这种方法能够控制合成材料的化学组成，并且能添加少量的有效成分;其二是在制作过程中，这种合成方法更利于控制粒子形貌与尺寸大小;此外，还可通过改变反应条件来控制反应进程，从而制得颗粒均匀、分散性好的金属硫化物材料，因此研究者将液相法作为合成金属硫化物的主要方法。

　　凝胶法、溶胶法、沉淀法等都是液相法中的一种。与气相和固相法相比，液相法具有很多优点，如容易操作、方便调控等。

　　1、溶胶-凝胶法

　　溶胶-凝胶法Z初是起源于二十世纪六十年代的一种合成方法，这种方法在合成材料的过程中要求反应条件是相对温和的。近些年来一些科研人员逐渐开始采用该法制备无机材料。与传统工艺不同的是，溶胶-凝胶技术有许多无法比拟的优点，成本低、制作流程简单、实验操作简易都是该项技术合成无机材料的优势所在，因此该法受到众多研究人员的重视与采用。

　　2、沉淀法沉淀法

　　沉淀法一般是指利过沉淀剂与金属盐溶液相遇会发生化学反应而获得沉淀物，将获得的沉淀物经加热分解即能制得Z终需要合成的产物。苏凌浩等人为了降低对Cd²⁺的YZ，研究人员在甘氨酸与EDTA体系中加入了适量的脲酶，利用均相沉淀法可以合成粒径大小约为9nm的硫化镉材料。

　　3、微乳液法

　　微乳液法是制备金属硫化物的常用方法之一。微乳液能使两个互不相溶溶液混合成性能一样、粘度相对较低、透明的一个稳定体系。通过使各种反应液的浓度与微乳液的体积发生变化，调控金属硫化物颗粒的成核与生长速度，从而合成尺寸适宜与分散性较好的金属硫化物颗粒。

　　与其它方法相比，微乳液法主要具备以下三个优点：1、合成的产物纯度高;2、合成产物粒径均匀;3、合成材料不易发生团聚现象。

　　4、水热-溶剂热法

　　该法是利用水或有机溶剂作为溶剂，之后将配置好的溶液放置在密封且耐高温高压的聚四氟乙烯反应釜中，通过加热聚四氟乙烯高压釜到适宜温度，在高压釜内合成纳米材料的一种制备方法。

　　与其它方法相比，此法拥有合成产物纯度高、结晶度高、分散性好、形貌及合成产物粒径大小容易控制等优点。因此研究者们常用此法去合成纳米硫化物。

　　5、模板法

　　随着科研人员对纳米材料越来越深入的研究，研究人员更加渴望可以有效的控制金属硫化物半导体颗粒的形状、粒径、组份及分散性，以便得到理想的理化性能。

　　模板法近日已然成为制取纳米材料的常用办法之一，深受广大研究人员的青睐。合成技术从Z初的简单调控颗粒自发结核和生长，延伸到需要利用特殊结构的材料(比如Nafion膜、沸石筛等)作为模板制取纳米颗粒。

　　随着社会的日益发展，纳米材料越来越深入我们的日常生活，这就迫使它的合成方式也在不断的被完善改进。有采用多种方式(如蒸发与冷凝技术)相结合的合成方法，也有利用设备完成更颓而蓬勃发展起来的激光技术以及高能射线技术。但于百年来合成纳米材料的基本要求一直未曾改变：①产品纯度高;②产品形貌及尺寸能够调控，分散性好;③产品的热稳定性好;④产品的产率高。

金属硫化物纳米材料

　　金属硫化物独特的内部结构和组织使其拥有电学、光学、磁学、催化和润滑等特殊的物理化学性能，因此被广泛应用于太阳能电池、颜料、润滑剂、催化剂、气敏传感器及红外线检测器等领域。

　　例如：宽禁带半导体材料ZnS具有优良的光催化性能、红外线穿透率及对强还原性和低浓度的H₂S气体有着极高的灵敏度等特征，被大量应用于气敏材料、化工材料以及光催化材料等诸多领域;立方晶系的FeS₂对光有着很好的吸收率，又因自然界含有其大量的组成元素，因此已逐渐发展成为太阳能薄膜电池吸收体的shou选材料之一。

　　纳米材料(直径在1～100nm之间)除拥有特殊的组织和内部结构外，其纳米结构的微粒还具有宏观量子隧道效应、小尺寸效应、量子尺寸效应及表面效应，使得其同样在电学、光学、磁学、催化和润滑等方面有着奇特的性能。纳米材料在自然界中的主要存在方式有纳米粒子、纳米线、纳米带、纳米管、纳米膜、纳米棒以及纳米固体材料。

　　金属硫化物纳米材料除保留着自身独特的内部组织和结构外，还有着纳米粒子的各项效应，且同样具有光、电、磁学、催化、润滑等性能。

　　有学者发现纳米ZnS粉体在可见光和紫外光的照射下会对亚甲基蓝表现出较好的光催化性能，可以用于光催化材料;纳米MoS₂其分子结构是层状的六方晶体结构，且层与层之间具有较弱的化学键和范德华力，使得层与层之间的剪切力较弱，因此可用作一种减少摩擦的有效润滑剂。

　　金属硫化物纳米材料已占据了生活某些领域无法取代的位置，因此人们开始探索对其的制备研究，目前金属硫化物纳米材料的制备方法趋于多样化，如模板技术、水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法等。