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二硫化鉬
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二硫化鉬[mù](英文名:Molybdenum Disulfide),別名硫化鉬,是一種化合物,化學(xué)式為MoS2。二硫化鉬在自然界主要以輝鉬礦的形式存在,為鉛灰色粉末、無(wú)光澤、手指捻磨有脂肪質(zhì)消膩感固體粉末,摩爾質(zhì)量為160.1 g/摩爾,密度為4.7~4.8 g/cm3,熔點(diǎn)為2375℃,450℃時(shí)升華,莫氏硬度為1,二硫化鉬易被濃硝酸、濃硫酸、沸騰濃鹽酸、純氧、氟、氯侵蝕,在其他的酸、堿、藥品、溶劑、水、沸水、石油、合成潤(rùn)滑材料中不溶解。二硫化鉬具有潤(rùn)滑性、抗極壓性、導(dǎo)電性以及與金屬附著的性能,有半導(dǎo)體和光電轉(zhuǎn)化性質(zhì),并有反磁性。二硫化鉬化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但在一定條件下仍可發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。二硫化鉬可由天然浸出法和化學(xué)合成法等方法制備。二硫化鉬廣泛應(yīng)用于潤(rùn)滑、催化、器件涂層、光電器件、醫(yī)學(xué)檢測(cè)、鋰離子電池以及復(fù)合材料等領(lǐng)域。二硫化鉬高濃度時(shí)可能會(huì)刺激上呼吸道,操作時(shí)應(yīng)注意防護(hù)。

發(fā)現(xiàn)歷史

二硫化鉬作為固體潤(rùn)滑劑久負(fù)盛名,其歷史可以上溯到17世紀(jì)。在19世紀(jì)中期的加利福尼亞淘金熱時(shí)代,二硫化鉬就被用作馬車(chē)軸承用潤(rùn)滑劑。

1965年,科學(xué)家最早利用微機(jī)械力剝離法得到了3.5~4.0nm厚、5~6層的二硫化鉬。1993年 Tenne等首次制備出富勒烯狀MoS2納米粒子,因其特有性質(zhì)引起廣大研究人員的關(guān)注。2006年,通過(guò)濺射法制備了MoS?/Ni復(fù)合膜,降低不銹鋼等基底表面的摩擦系數(shù),并且在高速重載的條件下具有更低的摩擦系數(shù)和波動(dòng)。2010年,科學(xué)家們將單層或幾層厚度的MoS? 在襯底上剝離下來(lái)并進(jìn)行拉曼光譜表征。2018年5月,美國(guó)哥倫比亞大學(xué)采用全新制備工藝,克服了二硫化鉬與金屬電極之間接觸電阻大的難題,研制出高性能二硫化鉬場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

化學(xué)結(jié)構(gòu)

二硫化鉬呈六方晶系或斜方晶系結(jié)晶。

二維層狀結(jié)構(gòu)MoS?由單層或者多層硫化物組成。單層MoS2是上下兩層為硫原子,中間一層為鉬原子的“三明治”夾心結(jié)構(gòu),每一個(gè)鉬原子周?chē)植贾?個(gè)硫原子,每一個(gè)硫原子周?chē)植贾?個(gè)鉬原子。層與層之間由較弱的范德華力相連接,層內(nèi)Mo、S間由較強(qiáng)的共價(jià)鍵相連接。這種層狀結(jié)構(gòu)形成了2種不同的暴露面,分別為沿層間剝離的基面(basal plane)和沿層內(nèi)Mo-S鍵剝離的棱面(edge)。基面化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,而棱面的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,可作為催化反應(yīng)的活性位,這種各向異性使得2H-MoS2的尺寸、形貌對(duì)其催化性能的影響十分顯著。多層MoS?由若干單層?MoS2組成,層間距大概為0.65nm,?如圖所示。

在層狀MoS2中,Mo原子為六配位,形成1T、2H、3R 型三種晶體結(jié)構(gòu),如圖所示。1T-MoS2為亞穩(wěn)性,晶型結(jié)構(gòu)具有金屬性, Mo原子為八面體配位,晶胞由1個(gè)S-Mo-S單分子層組成。2H-MoS2為穩(wěn)定相,晶型結(jié)構(gòu)具有半導(dǎo)體性,Mo原子為三角棱柱配位,晶胞由2個(gè)S-Mo-S單分子層組成,常溫下存在典型的層狀結(jié)構(gòu)。3R-MoS2也為亞穩(wěn)性,Mo原子為三角棱柱配位,晶胞由3個(gè)S-Mo-S單分子層組成。

理化性質(zhì)

物理性質(zhì)

二硫化鉬為鉛灰色粉末、無(wú)光澤、手指捻磨有脂肪質(zhì)消膩感固體粉末。表面上看像鉛,條痕為亮鉛灰色;強(qiáng)金屬光澤,一組極完全底面解理,薄片具撓性,在光薄片下,不透明,有白色到灰白色的強(qiáng)烈多色性和非均質(zhì)性。二硫化鉬摩爾質(zhì)量為160.1 g/摩爾,密度為4.7~4.8 g/cm3 ,熔點(diǎn)為2375℃,450℃時(shí)升華,不溶于水或二元酸,溶于熱硫酸、王水硝酸。二硫化鉬莫氏硬度為1。有半導(dǎo)體和光電轉(zhuǎn)化性質(zhì),并有反磁性。二硫化鉬的分子很小,約0.0006μm,因而1μm?的微粒子能展開(kāi)到1660枚以上,而摩擦系數(shù)很低(在0.04以下)。耐負(fù)荷極壓性好,耐軸射性好。對(duì)熱也很穩(wěn)定,可在真空狀態(tài)下使用。

潤(rùn)滑性

在大氣中,能在-184~399℃范圍內(nèi)保證良好的潤(rùn)滑。在高溫下使用二硫化鉬時(shí),必須考慮提高它對(duì)金屬表面的粘著問(wèn)題,粘著愈高,高溫潤(rùn)滑性越好。在常溫大氣中,二硫化鉬的摩擦系致較大,約為0.2,當(dāng)氣壓降為100 mmHg,它的摩擦系數(shù)最小,約0.003~0.009,并且在真空中更好。溫度達(dá)到800℃時(shí),摩擦系數(shù)反而有所降低。800℃以上時(shí),二硫化鉬晶體會(huì)在真空中分解,開(kāi)始發(fā)生相變,潤(rùn)滑能力就逐漸下降,達(dá)到1093℃時(shí),便留下金屬鉬,1370℃開(kāi)始分解,1600℃分解為金屬鉬和硫,此時(shí)摩擦系數(shù)提高到金屬特有的最高值,成為純凈摩擦。另外,二硫化鉬在-184℃低溫或更低時(shí)仍能維持潤(rùn)滑,溫度低到-200℃前,摩擦系數(shù)能保持不變。如果溫度大于200℃,則摩擦系數(shù)成倍增加。同時(shí),二硫化鉬的摩擦系數(shù)隨摩擦速度和荷重的增加而降低。

抗極壓性

二硫化鉬的抗級(jí)壓性很高。試驗(yàn)表明,表面間使用二硫化鉬的兩金屬,當(dāng)壓力增加到32000 kgf/cm2時(shí),兩金屬表面間仍不發(fā)生咬合和熔接。二硫化鉬在2.5 μm厚的膜上,經(jīng)試驗(yàn)?zāi)苣?8000 kgf/cm2以上的接觸應(yīng)力及40 m/s的摩擦速度。

與金屬的附著性能

二硫化鉬對(duì)金屬有較強(qiáng)的附著性能。強(qiáng)的附著性是通過(guò)暴露在二硫化鉬分子外表面的硫原子和金屬表面進(jìn)行的,在硫與金屬直接結(jié)合時(shí),結(jié)合力便相當(dāng)強(qiáng),?一般摩擦不易將其剝落。但與不潔凈的表面,?例如被雜質(zhì)、油脂等沾污的表面,通常是不易附著的。

另一方面,如果二硫化鉬的粒度很細(xì),它便具有很大的表面積,細(xì)粒子便很易填平金屬表面的凹谷外,便更有機(jī)會(huì)與金屬進(jìn)行“硫與金屬”的接觸,當(dāng)受壓后,摩擦的高熱如果使金屬表面的凸峰流動(dòng),就會(huì)使二硫化鉬與金屬結(jié)合,形成一層極薄的二硫化鉬固體膜。這種結(jié)合和附著與摩擦表面的不平度有關(guān),與應(yīng)用二硫化鉬的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān),與二硫化鉬的高純度、細(xì)粒度有關(guān)。但亦應(yīng)考慮粒度愈細(xì),氧化愈快。

導(dǎo)電性

二硫化鉬的電阻率為8.51×10-2MΩ·cm,與石墨相比為不良導(dǎo)體,且為非磁性體。

化學(xué)性質(zhì)

MoS2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不與除及高溫氯、氫外的腐蝕性氣體發(fā)生反應(yīng);在酸類(lèi)中除王水及熱硫酸、熱硝酸外,不發(fā)生反應(yīng)。MoS2能被沸騰濃鹽酸、純氧侵蝕,除上述溶劑之外,二硫化鉬在其他酸堿、藥品、溶劑、水、石油產(chǎn)品及合成潤(rùn)滑劑中不溶解。對(duì)環(huán)境穩(wěn)定,MoS2的耐輻射性也較好。一般情況下,與金屬表面不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),也不侵蝕橡膠。二硫化鉬具有高含量活性硫,容易對(duì)銅造成腐蝕,需要使用防銅腐蝕劑。

氧化反應(yīng)

被氧氣氧化

400℃開(kāi)始氧化,450℃氧化顯著,540℃時(shí)二硫化鉬氧化劇烈。氧化產(chǎn)物三氧化鉬二氧化硫

被氯氣氧化

加熱條件下與氯氣發(fā)生氧化反應(yīng)。

被水蒸氣氧化

1000攝氏度條件下,水蒸氣與二硫化鉬反應(yīng)生成二氧化鉬硫化氫以及二氧化硫

在一定的溫度和壓力條件下,當(dāng)有氧氣存在時(shí),二硫化鉬被氧化,主要反應(yīng)為:

被次氯酸鈉氧化

還原反應(yīng)

被氫氣還原

被碳還原

與碳和氧化鈣發(fā)生還原反應(yīng)

被硅還原

形成嵌入化合物

二硫化鉬和烷基鋰在控制下反應(yīng),形成嵌入化合物(夾層化合物)LixMoS2。如若與丁基鋰反應(yīng),產(chǎn)物則為L(zhǎng)iMoS2,反應(yīng)方程式為:

制備方法

二硫化鉬的制備工藝可分為兩種:天然浸出法和化學(xué)合成法。

天然浸出法(即輝鉬精礦提純法)生產(chǎn)二硫化鉬是用化學(xué)浸出法將鉬精礦中的金屬與非金屬組分分離除去,包括鹽酸浸出、氫氟酸浸出和氯鹽浸出等;再用烘干設(shè)備除去水分,采用真空加熱方法去除浮選油劑(浮選油劑在真空條件下容易升華去除,同時(shí)鉬精礦中的殘余單質(zhì)也容易在真空條件下氣化升華)。其中,鹽酸浸出是一種常用的浸出工藝,對(duì)鉬精礦中的金屬雜質(zhì)有較好地去除效果。氯鹽浸出主要去除鉬精礦中的黃銅礦等雜質(zhì)。氫氟酸浸出主要除去鉬精礦中的石英硅酸鹽雜質(zhì)。此法不改變MoS2的天然六方晶系形。美國(guó)Climax鉬公司即采用這種方法生產(chǎn)MoS2。

化學(xué)合成法以輝鉬礦為原料,在空氣氛下于焙燒爐中進(jìn)行氧化焙燒生成MoO3,用酸將其轉(zhuǎn)化為鉬酸,再用氨水浸出轉(zhuǎn)化為仲鉬酸銨,用H2S鉬酸銨[ǎn]轉(zhuǎn)化為三硫化鉬,然后在真空中高溫下通過(guò)脫硫得到純凈的二硫化鉬。其反應(yīng)方程式如下。二硫化鉬的化學(xué)合成法還包括三氧化鉬與硫化氫氣體作用直接生成MoS??、?將金屬鉬和硫在高溫下反應(yīng)生成MoS?等方法。化學(xué)合成法得到的MoS?產(chǎn)品中硫含量不是非常穩(wěn)定,其x值為0.7~2.8,屬于正交晶系,其潤(rùn)滑效果要差于天然浸出法得到的MoS?產(chǎn)品。

或者

微納米的MoS?制備主要分為物理法、化學(xué)法以及物理和化學(xué)結(jié)合的方法。物理法主要有濺射法、微機(jī)械力剝離法、液相剝離法、物理粉碎、膜組分的固態(tài)反應(yīng)法、蒸發(fā)冷凝、放電爆炸、物理氣相沉積法和電弧放電法等。化學(xué)法主要有水熱法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)沉淀法、溶膠―凝膠法、電化學(xué)法、模板法、微乳液法、二硫化鉬重堆積法、聲化學(xué)法、熱分解法和硫化法等。一般來(lái)講,化學(xué)方法在控制納米微粒的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、粒度、粒度分布和微粒表面性能方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。MoS2材料的性質(zhì)受其尺寸、結(jié)構(gòu)、表面積等因素的影響。因此,為適應(yīng)不同需要,已經(jīng)制備出多種形貌的MoS2,比如線,帶,管,球,孔,花,薄膜以及納米復(fù)合結(jié)構(gòu)等等。

物理法

微機(jī)械力剝離法

微機(jī)械力剝離法采用特殊的膠帶剝離MoS2晶體,從而得到單層或少層MoS2。其原理就是通過(guò)微機(jī)械力克服MoS?層間的范德華力。?但是該方法過(guò)程復(fù)雜、效率低,無(wú)法控制每次的厚度。

濺射法

濺射法,以MoS?靶材為原料,在氣和硫化氫混合氣體環(huán)境中,通過(guò)磁控濺射法在基底上制備MoS?薄膜。該方法簡(jiǎn)單快速,制備工藝簡(jiǎn)單,厚度可控,同時(shí)薄膜便于控制,為其在光電池、鋰電池、固體潤(rùn)滑劑和其他方面的廣泛應(yīng)用提供了可能。還有人利用超聲波濺射二硫化鉬,發(fā)現(xiàn)能提高二硫化鉬的催化活性。

液相剝離法

液相剝離法是指利用離子型插層劑插層到以弱范德華力結(jié)合的層與層之間,形成離子配位化合物,同時(shí)使晶體膨脹,減弱層間的作用力,在外力(超聲、熱力和剪切力)作用下,將層間距進(jìn)一步擴(kuò)大,使層與層之間分離,從而達(dá)到剝離的效果。

機(jī)械研磨法

根據(jù)研磨方式,可分為攪拌磨、振動(dòng)磨、球磨、環(huán)形間隙磨、氣流噴射磨等。

電弧法

在局部高壓氮?dú)?/a>存在的條件下,利用電弧切割固態(tài)二硫化鉬靶,沉積得到富勒烯狀的納米二硫化鉬薄膜。

激光法

保護(hù)的條件下,利用激光切割二硫化鉬微粒,不同溫度下可得到不同形狀的納米二硫化鉬粉末。脈沖激光蒸發(fā)法可在不銹鋼表面得到六方形的MoS2薄膜。

組分之間的固態(tài)反應(yīng)法

通過(guò)組分之間的固態(tài)反應(yīng)容易獲得2H-MoS2結(jié)構(gòu),但是很難獲得具有有效光電效應(yīng)的Ⅱ型膜。

物理氣相傳輸法

利用物理氣相傳輸法通過(guò)鉬與硫反應(yīng),可得到了大面積(約10cm2)的Ⅱ型MoS2膜,但需要嚴(yán)格的溫度窗口(約1050到1070℃)以及高真空環(huán)境。

化學(xué)法

化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積法是固體先驅(qū)體在高溫條件下升華為氣態(tài)并發(fā)生化學(xué)反應(yīng),經(jīng)過(guò)冷凝后,在基體表面生成固態(tài)物質(zhì)沉積的方法。本質(zhì)上,它屬于原子范疇的氣態(tài)傳質(zhì)過(guò)程。化學(xué)氣相沉積法是最實(shí)用的生成大面積、高質(zhì)量?MoS?的方法,且具有流程短、節(jié)省能源消耗、過(guò)程連續(xù)、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn),最適合工業(yè)化生產(chǎn)。

水熱和溶劑熱法

水熱和溶劑熱法是指在高壓釜中加入鉬酸鹽硫化物,以去離子水或者有機(jī)溶劑作為溶劑,高溫高壓下經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng)合成多種形態(tài)的硫化鉬粉體,制得的樣品尺寸可調(diào),且純度較高。如在吡啶溶液中,利用溶劑熱合成法,以N2H4·H2O為還原劑,將MoO3還原成MoO2,再加入S便可制備出100nm左右的晶態(tài)的二硫化鉬納米球。在高溫、高壓的水中或溶劑中許多化合物表現(xiàn)出與常溫不同的性質(zhì),如溶解度增大、離子活性增強(qiáng)、化合物晶體結(jié)構(gòu)易于轉(zhuǎn)型等。由于有機(jī)溶劑的多樣性,且具有較低的沸點(diǎn)和各異的介電常數(shù)極性、黏度等,因此可根據(jù)不同的溶劑體系和目標(biāo)產(chǎn)物設(shè)計(jì)出新的合成路線。

化學(xué)沉淀法

適宜的還原劑能將Mo(VI)與Mo(V)還原成Mo(IV),通過(guò)控制反應(yīng)條件,生成的MoS2的粒度可達(dá)到納米級(jí),可用的還原劑包括聯(lián)氨類(lèi)(如N2H4)、羥胺類(lèi)(如NH2OH)、H2NCSNH2和氫氣等。其反應(yīng)過(guò)程如下:

電化學(xué)法

電化學(xué)沉積法是可以自發(fā)進(jìn)行的一種氧化還原反應(yīng),即通過(guò)適當(dāng)?shù)难b置與電解質(zhì)溶液構(gòu)成反應(yīng)池,在外加電壓的作用下,使氧化還原反應(yīng)在電極上進(jìn)行。電極反應(yīng)生成的沉淀可沉積在電極表面,若選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛殡姌O,則可在材料上獲得MoS2膜。

模板法

以Al2O3為模板,(NH4)2MoS4或(NH4)2Mo3S13為前驅(qū)體,在H2/N2混合氣氛下合成尺寸均一的二硫化鉬納米管,通過(guò)改變模板的尺寸還可以得到直徑為200nm的二硫化鉬纖維。

二硫化鉬重堆積法

二硫化鉬具有層狀結(jié)構(gòu),層間為范德華力結(jié)合,在MoS2層間插入其他物質(zhì),可制備出新的功能性材料。一般插入的物質(zhì)為堿金屬Li,生成的是LixMoS2。然后通過(guò)水解反應(yīng)可得到單層MoS2。單層二硫化鉬在一定條件下發(fā)生重堆積。

聲化學(xué)法

在超聲輻照的情況下聲氣穴泡沫破裂會(huì)在原位產(chǎn)生瞬間高溫、高壓環(huán)境,從而對(duì)反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生很大影響。在材料化學(xué)領(lǐng)域,超聲波分解能夠得到組織上以及功能上特性得以提高的高分散性的固體。特別是聲化學(xué)法能夠有效的制備高催化活性的體系,比如加氫脫硫催化劑。

物理法與化學(xué)法的結(jié)合

化學(xué)制備過(guò)程中借助γ射線、超聲波等高能物理手段來(lái)獲得納米微粒,所以稱(chēng)為物理法與化學(xué)法的結(jié)合。此法可彌補(bǔ)化學(xué)法的不足,對(duì)環(huán)境影響較小,因而具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

分布范圍

二硫化鉬在自然界主要以輝鉬礦的形式存在,鉬在地殼中的平均含量約為0.00011%,已發(fā)現(xiàn)的鉬礦物約有20種,主要有輝鉬礦、鉬酸鈣礦、鉬酸鐵礦和鉬酸鉛礦。最具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的是分布量較廣的原生輝鉬礦,是提煉鉬的主要原料,占國(guó)內(nèi)外鉬開(kāi)采量的98%。輝鉬礦產(chǎn)于高溫?zé)嵋旱V脈和次火山巖,常產(chǎn)于花崗石石灰?guī)r的接觸帶,以及偉晶氣成礦床中。礦床類(lèi)型以斑巖型鉬礦和斑巖—硅卡巖型鉬礦最重要。輝鉬礦標(biāo)志性產(chǎn)地有澳大利亞、中國(guó)、加拿大和美國(guó),其中美國(guó)的著名產(chǎn)地是美國(guó)科羅拉多州的克萊馬克斯(Climax)和尤拉德-亨德森(Urad-Henderson)。中國(guó)是世界上鉬礦資源最為豐富的國(guó)家之一,鉬礦主要集中在陜西金堆城和陜西黃龍鋪(鉬鉛礦床)洛陽(yáng)市欒川縣以及南泥湖—三道莊(鉬鎢礦)、遼寧楊家杖子和吉林大黑山三大區(qū)域?qū)偈澜缂?jí)規(guī)模的大礦。另外,在廣東白石樟(鉬鎢礦床)、安徽大別山東段等也有分布。在法國(guó),未開(kāi)發(fā)的礦區(qū)有孚日省(蘭伯特城堡)和阿爾薩斯地區(qū)(布雷唐巴克),還有伊爾-維蘭省(Montbelleux)、上維埃納省(Puy-les-vignes )和比利牛斯山脈(Costabonne和Salau )。輝鉬礦被稱(chēng)為戰(zhàn)略性礦物,因?yàn)檩x鉬礦最主要的資源都存儲(chǔ)在美國(guó)和智利,這也是法國(guó)不開(kāi)采阿爾薩斯輝鉬礦礦床而把它保持為戰(zhàn)略性?xún)?chǔ)備的原因。

應(yīng)用領(lǐng)域

1、潤(rùn)滑劑

MoS2粉末是世界上公認(rèn)最好的固體金屬潤(rùn)滑劑之一,其應(yīng)用廣泛,具有良好的韌性,耐熱性和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì),適合在高低溫、高真空、強(qiáng)輻射、強(qiáng)氧化、腐蝕等環(huán)境中使用,因此,被廣泛應(yīng)用于航空、航天、交通、機(jī)械、輕重工業(yè)的各種摩擦零部件上。納米MoS2微球具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑特性和超低摩擦特性。MoS2減小摩擦和磨損的機(jī)理完全不同于潤(rùn)滑脂,可以在高真空下繼續(xù)保持其優(yōu)異的抗摩擦磨損性質(zhì),其主要應(yīng)用于不易維護(hù)的設(shè)備,如:空間飛行器、衛(wèi)星及軍事領(lǐng)域。MoS2以其優(yōu)異性質(zhì),可被用作固體潤(rùn)滑劑、潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂的添加劑等,少量MoS2添加在潤(rùn)滑油脂中可以大大提高潤(rùn)滑油脂的潤(rùn)滑性能。即使是在含有灰塵等雜質(zhì)的潤(rùn)滑脂中,二硫化鉬依然具有很好的潤(rùn)滑性能。

2、催化劑

二硫化鉬用作鏈烯經(jīng)加氫、苯加氫、加氫脫硫及異構(gòu)化等有機(jī)合成反應(yīng)的催化劑或助催化劑,尤用于含有硫化物的石油餾分的加氫處理,并常使用γ-Al2O3為催化劑載體。二硫化鉬(MoS2)具有較高的催化活性和抗硫、抗中毒性能,其為油品懸浮床催化加氫過(guò)程中較理想的催化劑。納米MoS2為六方結(jié)構(gòu),晶體楞角較多,比表面積較大,粒子的表面活性很高,故在催化劑方面具有一定的應(yīng)用前景,如對(duì)甲基藍(lán)溶液的明顯降解作用。同時(shí),納米二硫化鉬也用作重油轉(zhuǎn)化、燃油精制的高活性加氫催化劑,以及煤液化的催化劑。實(shí)驗(yàn)表明,納米級(jí)二硫化鉬的活性比微米級(jí)二硫化鉬的高許多。

3、涂層

二硫化鉬在抗磨涂層與減摩涂層領(lǐng)域也有重要應(yīng)用。這種涂層廣泛應(yīng)用于機(jī)械部件的切削、沖壓和冷拔工具上。另外,含納米二硫化鉬的珠光顏料也很引人注目。

4、光電器件

MoS2作為直接帶隙半導(dǎo)體,具有獨(dú)特的光電特性(能夠?qū)㈦娮愚D(zhuǎn)變成光子,反之亦然),在光電器件方面具有巨大的潛能,如制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管、集成電路和邏輯器件等。二硫化鉬的帶隙約為1.97ev,與太陽(yáng)光的可見(jiàn)光部分相一致。因此,在太陽(yáng)能電池方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

5、醫(yī)學(xué)檢測(cè)

納米結(jié)構(gòu)MoS2具有較大的比表面積,可以有效吸附氣體分子,所以對(duì)氣體、光具有較強(qiáng)的敏感性,可廣泛應(yīng)用于檢測(cè)方面。如檢測(cè)血清樣品中的葡萄糖、MoS2-IO納米復(fù)合材料應(yīng)用于癌癥治療中、利用MoS2-硫堇復(fù)合材料制備了雙鏈 脫氧核糖核酸電化學(xué)生物傳感器并應(yīng)用于人血清的循環(huán) DNA檢測(cè)中等。另外,MoS2也用作尿酸、乙酰氨基酚、多巴胺生物分子的檢測(cè)上。

6、鋰離子電池

MoS2材料層間距逐漸增大,不僅降低了層間的作用力,且使插入到層間的Li+的勢(shì)壘逐漸減弱,增加電池的充電、放電電容量,所以納米結(jié)構(gòu)MoS2可作為鋰離子電池的陽(yáng)極材料。由于MoS2是一種典型的半導(dǎo)體,導(dǎo)電性能不是很理想,而碳材料具有層狀結(jié)構(gòu),且導(dǎo)電性能良好,因此現(xiàn)在許多研究人員將MoS2和C結(jié)合起來(lái)形成復(fù)合材料,提高其導(dǎo)電性能,從而提高電學(xué)性能。

7、復(fù)合材料中的應(yīng)用

二硫化鉬具有良好的層狀結(jié)構(gòu),當(dāng)聚酰亞胺等有機(jī)大分子插入到納米二硫化鉬尺寸的空間中使其層間距離增大,整體結(jié)構(gòu)仍為有規(guī)則的層狀排列,這種材料在耐熱材料、絕緣材料和黏合劑方面的應(yīng)用前景廣闊。如將具有一定導(dǎo)電性的 MoS2作為導(dǎo)電填料以改善聚苯乙烯(PS)的電性能,使其具有一定的抗靜電能力但又不至于改變其絕緣性。

安全事宜

毒理

對(duì)動(dòng)物的毒性

LC50(大鼠) > 2820 mg/m3/3h

大鼠每日經(jīng)口灌入10~500 mg/kg,數(shù)周無(wú)毒性;大鼠一次口服油乳化品16 g/kg時(shí),僅出現(xiàn)腹瀉。家兔吸入二硫化鉬粉塵也無(wú)毒性表現(xiàn);在家兔皮膚上即使涂抹16 g/kg,亦無(wú)害。

健康危害

高濃度吸入鉬化合物可能會(huì)刺激上呼吸道。在肺功能受損的人中,特別是患有阻塞性氣道疾病的人,吸入不溶性鉬化合物可能會(huì)由于其刺激性而引起癥狀加重。

二硫化鉬水毒性很小,不能在胃腸道內(nèi)吸收。

GHS 危害聲明:100%致癌危險(xiǎn)

預(yù)防措施

允許暴露限值為15.0 mg/m3,以鉬的總粉塵計(jì);車(chē)間空氣最高容許濃度為6 mg/m3(不溶性)

應(yīng)制定完整的呼吸保護(hù)計(jì)劃,包括定期培訓(xùn)、維護(hù)、檢查、清潔和評(píng)估。進(jìn)入儲(chǔ)罐或封閉容器的操作,以及緊急情況下,需要使用呼吸器。使用前獲取、閱讀并遵循所有安全說(shuō)明,需要戴防護(hù)手套/防護(hù)服/護(hù)目鏡/戴面罩/聽(tīng)力防護(hù)等防護(hù)措施,如果接觸或擔(dān)心,請(qǐng)尋求醫(yī)療建議。二硫化鉬需上鎖保管,且需要將二硫化鉬和容器妥善處理。

參考資料 >

Molybdenum disulfide (Compound).PubChem.2023-03-05

MOLYBDENUM(V)CHLORIDE.ChemicalBook.2023-05-23

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