硫化钾的用途与研究

简述

硫化钾是一种表现为红色结晶性粉末的无机化合物，其化学式为K₂S，可溶于水、乙醇、甘油，不溶于乙醚。其他物理性质包括：熔点840℃；密度1.74g/cm³。它的粉尘对眼、鼻、喉有刺激性，接触后会引起喷嚏、咳嗽和喉炎等，高浓度吸入引起肺水肿，眼和皮肤接触可致灼伤。

硫化钾的制备方法有多种。其中一种常用的方法是将硫化氢气（H₂S）通过氢氧化钾溶液（KOH）中，反应生成硫化钾和水：H₂S + 2KOH → K₂S + 2H₂O。此外，硫和金属钾的反应也可以得到硫化钾。

有关文献报道了一种高纯度硫化钾的制备方法，具体步骤为：按比例将单质硫和碳酸钾充分混匀，置于高温反应器中；将高温反应器加热至895～950℃，保温反应得到无水硫化钾和硫酸钾的混合物；接着向高温反应器中通入氮气形成保护气氛，再按比例向高温反应器中加入已预热的高纯度炭黑，升温至860～920℃，保温反应；反应结束后，在氮气气氛保护下进行出料，得到目标产物。本发明采用两步法反应，先以碳酸钾和单质硫为原料，在加热条件下，利用单质硫的自身氧化还原反应生成无水硫化钾与硫酸钾的混合物，接着以高纯度炭黑作为还原剂，在高温惰性反应气氛条件下还原硫酸钾，得到硫化钾的纯度高(≥99%)，水不溶物含量极低(<0.14%)[1]。

用途

硫化钾具有多种应用。其中，一些重要的用途包括：

1. 用作金属加工工业中的焊接药剂，可以增加焊接部位的粘性[2]。

2. 在硫化物染料制备中，作为染料的原料之一。

3. 在制备农药和医药工业中的化合物时，作为合成中间体。具体应用如可利用硫化钾重复制备硫酸盐：将锰尾矿粉碎为80-100目，与过量稀盐酸反应，过滤，得到滤液；所得的滤液中加入过量的硫化钾，过滤反应液，得到含硫化锰，硫化亚铁和硫化钙的滤饼；含硫化锰，硫化亚铁和硫化钙的滤饼与硫酸溶液反应，过滤，得到硫酸钙滤饼和含硫酸锰和硫酸亚铁的滤液，将含硫酸锰和硫酸亚铁的滤液减压蒸馏为饱和溶液，根据硫酸锰和硫酸亚铁的在不同温度下溶解度的不同，在不同的温度下冷却结晶，分别析出硫酸锰晶体和硫酸亚铁晶体，过滤，干燥，分别得到硫酸锰产品，硫酸亚铁产品；硫酸钙滤饼洗涤，干燥和粉碎,得到硫酸钙产品[3]。以硫化钾和邻卤苯甲醛为起始原料，在空气参与下,经分子内成环反应可以合成系列3H-1,2苯并二磺酚-3-硫酮类化合物[4]。

4. 用作分析化学中的试剂，如检测提取银离子。向彩扩店、照相馆、医疗院所购买废弃的显影液、定影液，加入硫化钾化学试剂可以从中提炼出金属银[5]。

5. 硫化钾还有一个新用途是用作催化剂。硫化钾可应用于催化高硫合成气合成甲硫醇，相关应用通过对催化剂所含组分进行简单地调控，清晰地揭示了高硫合成气制备CH₃SH过程中的活性相为K₂S，与大多数催化领域中硫化碱作为助催化剂的观点相悖，本发明为高效合成CH₃SH提供了一个新的途径，且本发明方法简单，易操作，适用于工业化生产和市场推广应用[6]。

有关研究

苯并硫杂五元环，如苯并噻唑和苯并噻吩，是一类重要的硫杂环化合物，在医药，材料和有机合成等领域都有广泛的应用。因此，研究此类化合物的合成方法具有十分重要的意义。硫化钾作为一种常见的无机硫源，近年来，将其作为硫化试剂引入硫原子，构建C-S键的研究逐渐增多。相较于硫醇类有机硫源，其具有低毒，廉价，较稳定和易操作等优点。在分析和总结大量文献的基础上发现，以利用CuBr催化N-苄基邻碘苯胺和硫化钾，在温和条件下可以高效合成各种2-取代苯并噻唑类衍生物。在铜催化下，通过发生传统的金属催化偶联反应和氧化偶联反应两次构建C-S键，再发生空气氧化脱氢反应生成苯并噻唑衍生物，反应条件温和，操作简单，对于卤原子有较好的选择性[7]。

参考文献

[1]曹志远.一种化学试剂硫化钾的生产方法:CN201610198700.5[P].CN105858618A.

[2]陈科.一种海上风电叶片专用的环氧树脂胶的制备方法:CN201510727826.2[P].CN105176467A.

[3]罗丽斌.一种利用硫化钾重复制备硫酸盐的方法:CN201711074301.9[P].CN109748323A.

[4]蒋栋,金红卫,杨振平,等.一种合成3H-1,2-苯并二磺酚-3-硫酮的简便新方法[J].浙江工业大学学报, 2012, 40(4):5.DOI:10.3969/j.issn.1006-4303.2012.04.004.

[5]刘向鸿.应加强对感光材料废液的治理[J].环境经济, 2004(11):1.DOI:10.3969/j.issn.1672-724X.2004.11.019.

[6]罗永明,方健,陆继长,等.硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用:CN202210113657.3[P].CN202210113657.3.

[7]张晓昀.利用硫化钾构建苯并硫杂五元环化合物的研究[D].湖南师范大学,2014.DOI:10.7666/d.Y2548278.