標準物質(zhì)硫化亞鐵的應用及制備方法！
一、概述
硫化亞鐵系黑棕色六方晶系結晶，幾乎不溶于水、不溶于氨和酸反應生成亞鐵鹽和硫化氫氣體。在潮濕空氣中逐漸氧化而分解成硫和四氧化三鐵，并放熱。硫化亞鐵的制備方法有多種，常用的有兩種：一種是直接加熱法，一種是液相反應法。
二、產(chǎn)品性能
1）fes的摩擦性能
fes作為一種固體潤滑介質(zhì)，它在摩擦副間隔絕金屬的直接接觸，且和基體材料的結合力較弱，剪切強度較低。fes具有層狀的六方結構，它本身易于沿底面滑移進行塑性變形，而且硫化物層可沿摩擦方向轉動配列。硫化物中的高空位濃度有利于氧的擴散和氧化膜的形成，從而對避免膠合、粘著和提高邊界潤滑金屬的耐磨性有利。同時硫化物層呈疏松多孔的磷片狀組織，有利于存貯潤滑油，因此無論在干摩擦或油潤滑條件下，均具有良好的減摩抗咬合作用?；w的硬度也會對f es的摩擦性能產(chǎn)生影響，其原因在于較低的硬度不足以抵抗對摩件堅硬的微凸體對基體的犁削破壞，使得滲硫層失去支撐，被碾壓剝落，從而喪失固體潤滑作用。
2）fes的氧化性
干燥的硫化亞鐵在空氣中，即使是在空氣濕度很大的情況下，其氧化速度也非常緩慢；若在fes試樣中加入少量的水，放置于空氣中，經(jīng)過一段時間，則表面會發(fā)生明顯的化學反應，在這一過程中硫化亞鐵子開始與吸附的氧氣發(fā)生氧化反應，但此時硫化亞鐵分子氧化速度比較慢。隨著反應的進行，由于能量的聚集，溫度開始升高，此時反應速率常數(shù)增大，硫化亞鐵氧化反應速度也隨著增加；但如果有油包裹在硫化亞鐵的表面時，硫化亞鐵的氧化速度會大大降低，這是由于在有少許油品存在時，油膜包裹在硫化亞鐵顆粒的表面上，阻止了氧氣分子與硫化亞鐵的充分接觸，氧氣分子不易接觸到硫化亞鐵顆粒，很難吸附在硫化亞鐵的表面上，從而抑制了硫化亞鐵的氧化反應。
三、應用
1、fes作為固體潤滑劑
目前已生產(chǎn)的具有fes表面的零件主要有：滾動軸承；多種軸活塞、缸套；大馬力柴油機變速器齒輪等多種齒輪；銑刀、插齒刀、鉆頭、絲錐；冷沖模；工業(yè)縫紉機中多種運動件；柴油機柱塞偶件等等。使用壽命一般能延長1 ～ 10倍。無論干摩擦或油潤滑、滾動或滑動以至切削，具有fes表面潤滑材料的零件均具有良好潤滑和減少摩擦磨損的效果，還能提高整機的機械效率。
2、fes作為電極
有人將利用高溫合成方法制備出的硫化亞鐵應用于電極上，表明硫化亞鐵電有理想的充放電性能。集流體是硫化亞鐵陰極的關鍵部件之一，如果用泡沫鎳等集流體，可首先用電鍍方法在鎳集流體上沉積一層鐵，然后在熔鹽體系中電化學合成硫化亞鐵陰極。泡沫鎳的孔隙、鍍鐵層的厚度、硫化亞鐵膜層的厚度和孔隙率大小等因素對電池性能有一定的影響。
3、fes在處理含鉻污水中的應用
用fes處理含c r (vi) 廢水是近年來新提出的一種處理方法。這種方法具有效果好、方法簡便且還原劑來源廣、價格低等優(yōu)點。硫化亞鐵在處理鉻污水時主要是起還原劑的作用，本身被氧化，相應鉻(vi) 則被還原成低毒性的鉻(ⅲ )。
實際反應過程較上式復雜，三價鐵與鉻(vi)混在一起形成新的化合物，按照濃度不同組成比例有差異。這些反應速度都很快，通常10 m in以內(nèi)就能有90%以上的除鉻(vi) 效果，在偏酸性條件下效果比較好且速度快。
四、制備方法
1、微乳液法
1943年報道了一種分散體系：水和油與大量的表面活性劑和助表面活性劑混合能自發(fā)地形成透明或半透明的體系。這種體系經(jīng)確證也是一種分散體系，可以是油分散在水中(o w/型)，也可以是水分散在油中(w /o型)。分散相質(zhì)點為球形，但半徑非常小，通常為10 ～ 100 nm 范圍，是熱力學穩(wěn)定體系。在相當長的時間內(nèi)，這種體系分別被稱為親水的油膠團(hydrophilco leom icelles) 或親油的水膠團(o leophilic hydrom icelles)，亦稱為溶脹的膠團或增溶的膠團。直到1959年schu lman等才將上述體系稱為“微乳狀液” 或“微乳液”(m icroem ulsion)，于是“微乳液” 一詞正式誕生。
微乳液是2種不互溶液體形成的熱力學穩(wěn)定的、各向同性的、外觀透明或半透明的分散體系，微觀上由表面活性劑界面膜穩(wěn)定的1種或2種液體的微滴所構成，一般地，可將其分為o w/ 型和w /o型。用來制備納米材料的微乳液往往是w /o 型體系，常由4個組分構成：表面活性劑、助表面活性劑、有機溶劑和水溶液，有些體系中可以不加助表面活性劑。微乳液法的特點在于：粒子表面包裹了一層表面活性劑分子，使粒子間不易聚結；通過選擇不同的表面活性劑分子可對粒子表面進行修飾，并控制微粒的大小。用微乳方法制備顆粒，技術關鍵有以下幾點：(1) 選擇一個適當?shù)奈⑷轶w系； (2) 選擇適當?shù)某恋項l件以獲得分散性好，粒度均勻的超細顆粒；(3)選擇適當?shù)暮筇幚項l件以保證超細粒子聚集體的均勻性。通過選擇合適的微乳液體系，使用氯化亞鐵和硫化鈉可制備出圓球狀的fes粒子。
2、均相沉淀法
一般的沉淀過程是不平衡的，但如果控制溶液中的沉淀劑濃度，使之緩慢地增加，控制過飽和度在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，則溶液中的沉淀可處于平衡狀態(tài)，避免濃度不均勻現(xiàn)象，從而控制顆粒生長速度，沉淀能在整個溶液中均勻出現(xiàn)，獲得純度高、粒度均勻的納米顆粒，這種方法稱為均相沉淀法。通常，溶液中的化學反應是沉淀劑緩慢地生成，克服了由外界向溶液中加沉淀造成沉淀劑的局部不均勻性，使沉淀劑不能在整個溶液中均勻反應的缺點。通過均相沉淀法，以硫代乙酰胺(taa) 和硫酸亞鐵銨(a ish ) 為主要原料可以成功地合成fes粉末。
3、輝光放電合成fes
以硫的蒸氣進行氣體放電，在160 ～ 180 ℃的溫度和真空反應室中(有陰極和陽極)，當反應室中充滿硫蒸氣時，在陰極和陽極間施以高壓直流電時，即產(chǎn)生輝光放電，硫離子與陰極盤上的工件產(chǎn)生物理化學作用與零件表面的元素化合，而成硫化物層。在100 ～ 300 ℃溫度下，能獲得100 ～ 120 μm的fes層。
4、離子滲硫
離子滲硫fes層是在低溫離子滲硫爐內(nèi)190 ℃溫度條件下滲硫處理3 h所得。反應氣體為固體硫蒸氣。工件接陰極，爐壁接陽極，達到一定的真空度時，陰陽極間加高壓直流電，固體硫蒸發(fā)。硫蒸氣在直流高壓電場作用下被加速沖向工件表面，使表面產(chǎn)生大量晶體缺陷，硫原子沿著晶界和缺陷向內(nèi)擴滲，與fe原子作用生成fes。
5、高溫合成法
采用光譜純的fe 和s為原料，將fe 車削成鐵屑，采用氫氣高溫還原裝置將鐵屑進行還原處理。按化學計量稱取fe和s，封裝于充有高純氬氣的石英管中，置于立式高溫爐內(nèi)。參考fe-s 二元系相圖，反應溫度為400 ～ 1 200 ℃。冷卻后，將樣品研磨成粉末，裝入石英管后，充入高純氬氣后封裝。