重金属黄原酸盐的热分解机理研究

作     者：廉会良 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙中溪

授予年度：2013年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 

主      题：硫化锌 黄原酸锌 热分解 机理 纳米材料 

摘      要：烷基黄原酸盐，一种典型的硫化矿浮选捕收剂，越来越受到其他科研领域专家学者的关注和青睐，尤其是利用单一前驱体制备纳米硫化物材料。然而，在制备过程中，价格昂贵的反应试剂，高温反应条件，合成步骤的繁杂，特别是关于黄原酸盐与金属硫化矿作用以及由金属黄原酸盐来制备纳米金属硫化物的反应机理仍然存在争议。为此，本研究的目的是研究黄原酸盐和金属硫化矿的作用以及由金属黄原酸盐来制备纳米金属硫化物的热分解机理。主要研究内容及结果如下： 1.以硝酸锌和硫化钠为原料，通过均匀沉淀法制备硫化锌，用比表面测定仪测定粉体的比表面积为98.94m2/g，用粉末X射线衍射（XRD）来表征合成粉体的物相组成和粒径。以ZnS为吸附剂，乙基黄药为吸附质，CuSO4和Pb(NO3)2为活化剂，研究Cu2+和Pb2+对ZnS吸附乙基黄药的影响。结果显示，加入0.5mL浓度为0.5mmol/L的Cu2+和Pb2+活化后，硫化锌表面疏水性和对乙基黄原酸盐的吸附能力显著增强，接触角分别增大86.8%和31.5%，对乙基黄药的吸附量分别增大95.5%和53.3%。通过讨论Cu2+和Pb2+对ZnS活化过程，推断其机理是离子交换反应和氧化还原反应的复合作用。 2.利用金属黄原酸盐在氨水中热分解制备了纳米硫化锌，纳米硫化锌颗粒的粒径以及颗粒的晶型通过XRD粉末衍射设备进行检测。在金属黄原酸盐热分解制备硫化锌的过程中，用红外及紫外光谱仪器对反应过程进行了跟踪检测，并将反应完全后的气体物质进行气质联用检测。结果显示，在较低的反应温度，金属黄原酸盐能够分解得到立方闪锌矿及六角纤锌矿的纳米硫化锌，我们认为金属黄原酸盐的分解是亲核加成-消去反应过程，产物包括硫化物，二硫化碳，羰基硫，硫代碳酸盐，双黄药等。在实验过程中我们没有得到Chugaev反应的主要产物烯烃，这说明Chugaev反应不适用于金属黄原酸盐热分解制备硫化物的过程。 3.通过改进实验方法，我们利用丁基黄原酸钾为硫源，醋酸锌为锌源，在乙醇溶剂中70℃温度下反应，制备了纳米硫化锌颗粒。制备的硫化锌纳米颗粒通过紫外固体检测计算其禁带宽度为4.18ev，通过XRD粉末衍射计算得到纳米硫化锌的颗粒粒径为2.1nm，通过透射电子显微镜观察，硫化锌颗粒在4～6nm之间，相互有些团聚，团聚颗粒在30nm左右。纳米硫化锌的合成过程及黄药的分解过程也进行了实验分析与介绍。