二硫化铁

二硫化铁（iron disulfide）是一种无机化合物，化学式为FeS2，分子量为119.98，外观呈黄色结晶固体，不溶于水。自然界中主要以两种黄铁矿和白铁矿两种矿物形式存在，可由水热法、溶剂热法、球磨法等制得，主要用于提炼硫磺和制造硫酸，可用于饰品、电子、工业等领域。^[1][2]

二硫化铁在自然界中主要以两种矿物存在：黄铁矿和白铁矿。黄铁矿，俗称“愚人金”，等轴晶系，颜色呈金黄色、黄铜色，条痕绿黑色，有金属光泽，比重5.0，密度4.95 ~ 5.2 g/cm3，熔点1171 ℃，难溶于水，可溶于稀酸，在木炭灼烧时火焰呈蓝色，并放出二氧化硫气体，常与铜、铅、锌等共生形成多金属矿床，是分布最广的硫化物类矿物。白铁矿，斜方晶系，颜色呈淡黄铜色，条痕暗灰绿色，比重4.87，密度4.6 ~ 4.9 g/cm3，加热至450 ℃时转化，难溶于水，不溶于稀酸，产于沉积地层中，分布较少。^[2][3]

FeS2具有两种类型的晶体结构。黄铁矿型FeS2属于等轴晶系，是NaCl型结构的衍生结构，属于立方晶系，在这种结构中，两个S原子组成哑铃状的S2复离子，这种复离子被6个Fe所包围。白铁矿FeS2为斜方晶系，在一定温度下能与黄铁矿型FeS2发生相转变。^[4][5]

二硫化铁（FeS2），是一种具有高理论比容量（894 mA·h·g-1）的过渡族金属硫化物，其中Fe的化合价为+2价，S为-1价。其分子量为119.98，外观呈黄色结晶固体，条痕绿黑色，有金属光泽，具有反磁性，^[6]硬度6 ~ 6.5，不透明，解理不完全，参差状断口，不溶于水。具有半导体性质，导电性较低，其电导率为17.7 Ω·cm^[7]，还具有较高的反射率（53）、禁带宽度（Eg≈0.95 eV）、极高的光吸收率（λ<700 nm时，α>6×105 cm-1）和优异的电化学性能。^[5][8][9]

受热分解生成一硫化铁和硫磺，反应方程式为^[10]

焙烧炉中与氧气反应方程式^[11]

在空气中焙烧反应方程式为

与碳发生反应^[10]

水热法是以水溶液为反应介质，在密闭反应器中将溶液加热到一定温度，从而在反应体系中产生高压环境，进行无机合成与材料制备的一种方法，具有设备简单、操作便捷、效率高、条件温和、污染小等优点。^[5]制备：以氯化亚铁和硫代硫酸钠为原料，采用水热法一步合成了由FeS2纳米片堆积的FeS2微球。^[12]

溶剂热法是在水热法的基础上，采用有机溶剂作为反应介质，在高温高压环境进行无机合成与材料制备的一种方法，其反应条件温和，合成产物纯度高、分散性好，但是产物结晶度普遍不高。^[5]制备：采用硝酸铁与硫脲在溶剂热反应条件下制备FeS2；^[13]陈艳华等采用FeSO4与硫脲niào的混合物为前驱物，添加一定量的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作保护剂（分散剂），通过溶剂热反应，在酸性条件与碱性环境下均获得了结晶完好的FeS2纳米晶体。^[14]

通过其他方法如水热法、溶剂热法等合成Fe前驱体，再与S混合后于500 ℃下硫化生成FeS2。硫化时，温度过高，二硫化铁分解出现其他的物质，生成不纯相的FeS2。一般此法不单独使用，都与其他方法配合使用。^[15]

将单质铁粉和硫粉按照一定比例混合后进行机械合成FeS2材料。^[16]

此矿床数目多，总储量大，分布范围广，但矿石品位低，矿层薄，难机械化开采，矿床规模大、中、小型都有，少数规模巨大。^[3]

此矿床可分为四种：火山构造沉陷型硫铁矿床、火山岩盆地型玢岩硫铁矿矿床、热液充填硫铁矿床和接触交代型硫铁矿床。^[3]

此矿床多为中型以上，含硫品位高，常伴有铜、铅、锌、稀有金属和贵金属，常绕火山喷发中心成带或成群出现，可分为产于酸性火山岩中的矿床、产于基性火山岩中的矿床、产于沉积岩和深变质岩中的矿床和产于变质岩中的硫铁矿床。^[3]

黄铁矿是一种很廉价的古代宝石。在英国维多利亚女王时代（公元1837一1901年），人们都喜欢饰用这种具有特殊形态和观赏价值的宝石，它除了用于磨制宝石外，还可以做珠宝玉器和其他工艺品的底座。^[17]

二硫化铁是提取硫和制造硫酸的主要矿物原料，含Au、Co、Ni时可提取伴生元素。也可作为催化剂，如生产肥料用的氨、从可再生生物质中合成碳氢化合物燃料、提取燃料电池和电动汽车用的氢等。^[17]

二硫化铁是一种极有潜力的光电材料和电池材料。作为过渡金属硫化物中的典型代表，具有合适的禁带宽度、极高的光吸收率和优异的电化学性能，二硫化铁可作为新一代光伏半导体材料；而且由于其远高于石墨的理论容量和赝电容特征，也可作为高性能储能器件的重要备选材料。^[5]