简述
硫化物具有结构复杂、成键方式较为独特等优点，近些年的研究表明，过渡金属硫化物在新型材料领域表现出潜在的使用价值，尤其硫化钴等物质近年来在超级电容器、二次电池、光催化等领域受到人们的广泛关注。在电化学研究过程中，硫化钴是一类比较好的二次电池的负极材料，因为其拥有层状结构，且层间距都比较大，在电化学反应过程中，Li+和Na+能顺利嵌入到层状结构中[1]。
在钴的硫化物中，Co和S具有多种不同的化学计量比，可以得到不同化学计量比的硫化钴物质，如Co4S3、Co3S4、Co9S8、CoS2等化合物。硫化钴物质拥有较高的理论容量，不同的硫化钴物质具有不同的结构和电化学性能，大大满足了各种电池设备的不同需求。常温常压下，硫化钴表现为深灰色粉末，化学稳定性较强，不溶于水。
制备工艺
文献报道了一种硫化钴纳米片材料的制备方法：将四水合乙酸钴加入到异丙醇和乙二醇的混合溶液中，经磁力搅拌得到溶液A；将硫化钠加入到去离子水中，然后加入氨水得到溶液B；将溶液A与溶液B混合均匀后倒入均相水热反应釜中反应；然后将反应后冷却的产物取出，洗涤后冷冻干燥即得到硫化钴纳米片材料。该发明中所用原料易获取且绿色环保，实验反应条件简单，安全性高，通过调节溶液pH值获得产物粒径较小，增加硫化钴嵌脱钠时氧化还原反应的活性位点，从而提高电池的循环稳定性[1]。
应用
综合关于硫化钴的大量应用研究，纳米结构硫化钴主要作为超级电容器电极材料用于电化学研究。纳米硫化钴与石墨烯的复合以及在导电基底上的直接生长有利于结构稳定和电子传输，进而提高了倍率性能和循环稳定性[3]。例如，超级电容制备技术领域便公开了一种碲化镍硫化钴核壳结构电极材料的制备方法及其在电化学储能方面的应用。该材料的制备具体包括如下步骤制：以泡沫镍为镍源合成纤维状碲化镍纳米线阵列，然后通过电沉积法在一维碲化镍纳米线阵列上均匀沉积硫化钴二维纳米片，合成得到兼有一维和二维结构特点的碲化镍硫化钴核壳纳米结构电极材料。该电极材料融合了一维结构，二维结构，高导电集流体于一身，形貌独特，结构新颖，并且具有优异的电化学储能特性，在电流密度为3 mA/cm2时的面积比电容可达到7.7 F/cm2，将其作为超级电容器电极材料具有很好的开发应用前景[4]。
有关研究
研究人员利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和傅里叶变换红外光谱 (FT-IR)研究了pH值11.00时，不同温度下硫化钴纳米粒子与明胶蛋白质的键合作用。根据吸光度与硫化钴浓度的关系，由Lineweave- Burk方程计算了不同温度下硫化钴纳米粒子与明胶蛋白作用的键合常数K(R度为293 K时健合常数K为3.01×103L/mol；温度为301 K时健合常数K为2.12×103L/mol；温度为313 K 时键合常数K为 1.85×103L/nwl)以及对应温度下反应的热力学参数(△rHm=17.93 kJ/mol；△rHm=4.93 J/(K·mol)；△rGm=-19.37/-19.41/-19.47kJ/mol)。硫化钴纳米粒子与明胶蛋白之间主要靠静电力结合。该研究结果为初 步探索纳米颗粒与纤维状蛋白质之间相互作用的化学机制提供了必要的信息[5]。
参考文献
[1]黄剑锋,何枢薇,李文斌,等.一种硫化钴纳米片材料及其制备方法.2018.
[2]卢明佳.钴基复合物锂离子电池负极材料的可控合成及电性能研究[D].广州:华南理工大学,2016.
[3]李浩楠.纳米结构硫化钴作为超级电容器电极材料的研究进展[J].化工进展, 2016, 35(11):9.DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.11.025.
[4]杜卫民,崔柯荧,朱琳,等.碲化镍-硫化钴核壳结构电极材料及其制备方法和电化学储能应用:CN202211384914.3[P].
[5]肖新光.纳米硫化钴与明胶蛋白质的原位键合作用研究[J].影像科学与光化学, 2011, 29(4):9.DOI:10.7517/j.issn.1674-0475.2011.04.297.