简述
硫化镁(Magnesium sulfide)是一种化学式为MgS的无机化合物,常温下其性状一般为白色晶体,溶于稀盐酸及三氯化磷,遇水发生水解反应。利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对硫化镁晶体结构进行了几何优化,得到了其晶格参数为0.52278 nm;在优化结构的基础上计算出带隙为2.873 eV,属于间接带隙半导体;零温零压下的弹性常数为C11=134.02 GPa、C12=38.5 GPa、C44=53.9 GPa及弹性模量B0=70.3 GPa。根据德拜模型近似,由弹性常量计算了德拜温度为557.2 K,并进一步得到定容热容随温度的变化关系,在高温下,热容接近杜隆—珀蒂极限[1]。

合成方法[2]
因为硫化镁遇水易发生水解,因此不可能用湿法从溶液中制备,只能采用干法生产。硫化镁的制备方法包括金属镁或者氯化镁铵在硫化氢气流中加热,或者硫酸镁在二硫化碳气流中高温制备(反应温度800-1000℃)。该方法能耗高,存在极大的安全生产风险。后续还报道了一种由金属硫化物制备金属及硫化镁的方法:将金属硫化物粉末或者压制成型的金属硫化物片与集流体复合作为阴极,以石磨作为阳极,在惰性气氛中,在熔融的氯化镁或者氯化镁与碱金属氯化物混合物中,在高于对应金属产物的熔点的工作温度下电解1- 4小时,阴极产物为相应的熔融金属和硫化镁;产物冷却后取出分离金属后,采用二甲亚砜超声清洗后得到硫化镁。该发明专利需要将氯化镁或者氯化镁与碱金属氯化物混合物加热到熔融状态下进行较长时间的电解,能耗高,对于制备设备也有较严的要求,生产成本高。因此,发展一种工艺简单、安全、绿色环保、低能耗的合成硫化镁的方法具有重要意义。
杨海涛等人利用硫化锂和无水氯化镁分别作为硫源和镁源,通过机械球磨的方法可以高质高效生成硫化镁。具体地,以硫化锂为硫源,无水氯化镁为镁源,在惰性气体的保护下,将硫化锂和氯化镁混合,置于密闭的球磨罐中,并在室温下,利用机械球磨的方法使其反应生成硫化镁;球磨反应结束后,将所得固体产物溶解于苯中,其后通过固液分离,所得滤液进行蒸馏,滤液蒸干后析出的固体产物即为硫化镁。该发明制备方法工艺简单,绿色环保,安全性高,可在室温下反应,能耗小,成本低,易于工业化清洁生产。

应用
综合文献研究,硫化镁应用范围极广。例如,化工领域以其为催化剂可以制备得到一种耐热高传热性能的硝酸熔盐传热蓄热介质。将废硝酸熔盐充分溶解于水中,然后加入过氧化氢,以硫化镁为催化剂,使亚硝酸钠氧化成硝酸钠;再加入碘化钾,由硝酸钠和碘化钾复反应制备硝酸钾。该发明为废熔盐处理进而制备硝酸钾用于生产钾肥提供了一种新的方法,能充分利用废硝酸熔盐,以成本不高的过氧化氢,碘化钾制备用于钾肥的硝酸钾[3]。
复合材料领域则报道了一种硫化镁/MXene复合材料的制备和应用。具体地,卤化锂加到强酸中至溶解将Ti3AlC2粉末加入,经洗涤,离心,当pH值为6时收集经处理后的Ti3AlC2粉末,真空干燥,超声浴,离心暗收集绿色上清,得分层MXene胶体悬浮液。将MXene分散液和油胺搅拌形成乳剂。将混合分散体加热,形成MgOX/MXene。将油胺中含有硫代乙酰胺的溶液注入上述三颈瓶中,加热搅拌,冷却,洗涤,离心,冷冻干燥,得硫化镁/MXene复合材料。硫化镁/Mxene在500mA/g电流密度下其首次放电比容量为199.7 mAh/g,经过50次循环后其放电比容量为187 mAh/g,容量保持率为93.6%[4]。
颜料技术领域还报道了一种多彩夜光颜料的配方及制造工艺,硫酸钡50-55份,硫化镁35-40份,磷酸铝1-4份和硝酸钾1-4份作为黄色颜料,硫化钙60-65份,硫化镁20-25份,硫化钠5-10份和硝酸钴1-4份作为紫色颜料,硫化钡50-55份,硫化镁35-40份,硝酸铜1-4份和磷酸钾1-4份作为红色颜料,硫化钙50-55份,硝酸1-4份,硫酸钡10-15份,硫酸钠5-10份和硝酸钾5-10份作为绿色颜料,然后经过颜料的调配,颜料的混合和颜料的配置步骤,制得的多彩颜料具有荧光效果,极大的提升了多彩颜料的装饰效果[5]。
参考文献
[1]张淑华.硫化镁晶体的弹性与热力学性质的研究[J].重庆文理学院学报:自然科学版, 2011.DOI:CNKI:SUN:YXXY.0.2011-01-018.
[2]杨海涛,彭慧璇.一种机械球磨合成硫化镁的方法:CN201911030046.7[P].
[3]李跃民.一种耐热高传热性能的硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法:CN201711209132.5[P].
[4]崔大祥,吴晓燕,林琳,等.一种硫化镁/MXene复合材料的制备方法及其产品和应用:CN202211234751.0[P].
[5]林超健.一种多彩夜光颜料的配方及制造工艺:CN201711397583.6[P].