Войти
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Дисульфид молибдена | |
| Другие имена Сульфид молибдена (IV) | |
| Идентификаторы | |
| Количество CAS | |
| 3D модель ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.013.877  |
| PubChem CID | |
| Номер RTECS | |
| UNII | |
| Панель управления CompTox ( EPA) | |
ИнЧИ
| |
Улыбки
| |
| Характеристики | |
| Химическая формула | MoS 2 |
| Молярная масса | 160,07 г / моль |
| Появление | черный / свинцово-серый твердый |
| Плотность | 5,06 г / см 3 |
| Температура плавления | 2375 ° С (4307 ° F, 2648 К) |
| Растворимость в воде | нерастворимый |
| Растворимость | разлагается царской водкой, горячей серной кислотой, азотной кислотой, нерастворимой в разбавленных кислотах |
| Ширина запрещенной зоны | 1,23 эВ (непрямой, 3R или 2H объемный) ~ 1,8 эВ (прямой, монослой) |
| Состав | |
| Кристальная структура | hP6, P6 3/ mmc, № 194 (2H) |
| Постоянная решетки | a = 0,3161 нм (2H), 0,3163 нм (3R), c = 1,2295 нм (2H), 1,837 (3R) |
| Координационная геометрия | Тригонально-призматический (Mo IV) Пирамидальный (S 2-) |
| Опасности | |
| Паспорт безопасности | Внешний паспорт безопасности материала |
| Родственные соединения | |
| Другие анионы | Оксид молибдена (IV) Диселенид молибдена Дителлурид молибдена |
| Другие катионы | Дисульфид вольфрама |
| Сопутствующие смазочные материалы | Графитовый |
| Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 N проверить ( что есть ?)  Y N | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Дисульфид молибдена (или молибден) - это неорганическое соединение, состоящее из молибдена и серы. Его химическая формула - MoS 2.
Соединение классифицируется как дихалькогенид переходного металла. Это серебристо-черное твердое вещество, которое встречается в виде минерала молибденита, основной руды молибдена. MoS 2относительно инертный. На него не действуют разбавленные кислоты и кислород. По внешнему виду и ощущениям ди сульфид молибдена похож на графит. Он широко используется в качестве сухой смазки из-за низкого трения и прочности. Массовый MoS 2является диамагнитным, непрямой запрещенной зоны полупроводника похож на кремнии, с шириной запрещенной зоны 1,23 эВ.
Молибденит MoS 2 в природе встречается в виде молибденита, кристаллического минерала, или йордизита, редкой низкотемпературной формы молибденита. Молибденитная руда обрабатывается флотацией для получения относительно чистого MoS. 2. Главный загрязнитель - углерод. MoS 2также возникает при термической обработке практически всех соединений молибдена сероводородом или элементарной серой и может быть получен реакциями метатезиса из пентахлорида молибдена.
Электронная микроскопия антиструктур (а, Mo замещает S) и вакансий (b, отсутствующие атомы S) в монослое дисульфида молибдена. Шкала шкалы: 1 нм. Все формы MoS 2имеют слоистую структуру, в которой плоскость атомов молибдена зажата плоскостями сульфид-ионов. Эти три слоя образуют монослой MoS 2. Объемный MoS 2 состоит из сложенных монослоев, которые удерживаются вместе за счет слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействий.
Кристаллический MoS 2 встречается в природе как одна из двух фаз, 2H-MoS 2 и 3R-MoS 2, где «H» и «R» обозначают гексагональную и ромбоэдрическую симметрию соответственно. В обеих этих структурах каждый атом молибдена находится в центре тригональной призматической координационной сферы и ковалентно связан с шестью сульфид-ионами. Каждый атом серы имеет пирамидальную координацию и связан с тремя атомами молибдена. Обе фазы 2H и 3R являются полупроводниками.
Третья, метастабильная кристаллическая фаза, известная как 1T-MoS 2, была открыта путем интеркалирования 2H-MoS 2 щелочными металлами. Эта фаза имеет тетрагональную симметрию и является металлической. 1T-фаза может быть стабилизирована путем легирования электронными донорами, такими как рений, или преобразована обратно в 2H-фазу с помощью микроволнового излучения.
Молекулы типа нанотрубок и бакибола, состоящие из MoS 2 известны.
В то время как объемный MoS 2 в 2H-фазе, как известно, является полупроводником с непрямой запрещенной зоной, монослой MoS 2 имеет прямую запрещенную зону. Оптоэлектронные свойства MoS 2, зависящие от слоев, способствовали большим исследованиям в двумерных устройствах на основе MoS 2. 2D MoS 2 может быть получен путем расслаивания объемных кристаллов с образованием однослойных или многослойных хлопьев либо с помощью сухого, микромеханического процесса, либо путем обработки в растворе.
Микромеханическое отшелушивание, также прагматично называемое « отшелушивание скотчем », включает использование адгезивного материала для многократного отслаивания слоистого кристалла путем преодоления сил Ван-дер-Ваальса. Затем кристаллические чешуйки можно переносить с клейкой пленки на подложку. Этот простой метод был впервые использован Новоселовым и Геймом для получения графена из кристаллов графита. Однако его нельзя использовать для однородных одномерных слоев из-за более слабой адгезии MoS 2 к подложке (кремнию, стеклу или кварцу). Вышеупомянутая схема годна только для графена. Хотя в качестве клейкой ленты обычно используется скотч, штампы PDMS также могут удовлетворительно расщеплять MoS 2, если важно избежать загрязнения хлопьев остаточным клеем.
Отшелушивание в жидкой фазе также можно использовать для получения монослойного или многослойного MoS 2 в растворе. Некоторые методы включают интеркаляцию лития для отслоения слоев и обработку ультразвуком в растворителе с высоким поверхностным натяжением.
MoS 2 отлично подходит в качестве смазочного материала (см. Ниже) благодаря своей слоистой структуре и низкому коэффициенту трения. Межслойное скольжение рассеивает энергию, когда к материалу прикладывается напряжение сдвига. Была проведена обширная работа по определению коэффициента трения и прочности MoS 2 на сдвиг в различных атмосферах. Прочность на сдвиг Мос 2 увеличивается по мере увеличения коэффициента трения. Это свойство называется сверхсмазкой. В условиях окружающей среды коэффициент трения для MoS 2 был определен равным 0,150 с соответствующим расчетным пределом прочности на сдвиг 56,0 МПа. Прямые методы измерения прочности на сдвиг показывают, что значение ближе к 25,3 МПа.
Износостойкость MoS 2 в смазочных материалах может быть увеличена за счет легирования MoS 2 хромом. Эксперименты по микроиндентированию наностолбиков MoS 2, легированного Cr, показали, что предел текучести увеличился со среднего значения 821 МПа для чистого MoS 2 (0 ат.% Cr) до 1017 МПа для 50 ат.%. % Cr. Повышение предела текучести сопровождается изменением режима разрушения материала. В то время как наностолбик из чистого MoS 2 выходит из строя из-за механизма пластического изгиба, режимы хрупкого разрушения становятся очевидными по мере того, как материал нагружается увеличивающимся количеством легирующей примеси.
Широко используемый метод микромеханического отшелушивания был тщательно изучен в MoS 2, чтобы понять механизм расслаивания от нескольких слоев до многослойных хлопьев. Было обнаружено, что точный механизм расщепления зависит от слоя. Хлопья толщиной менее 5 слоев подвергаются однородному изгибу и волнистости, а хлопья толщиной около 10 слоев расслаиваются за счет межслоевого скольжения. Чешуйки с более чем 20 слоями демонстрировали механизм перегиба при микромеханическом раскалывании. Также было установлено, что расщепление этих чешуек является обратимым из-за природы ван-дер-ваальсовых связей.
В последние годы MoS 2 использовался в гибких электронных приложениях, что способствовало большему исследованию упругих свойств этого материала. Испытания на наноскопический изгиб с использованием кантилеверов AFM были выполнены на микромеханически расслоенных хлопьях MoS 2, которые были нанесены на дырявую подложку. Предел текучести однослойных чешуек составлял 270 ГПа, в то время как более толстые чешуйки также были более жесткими с пределом текучести 330 ГПа. Молекулярно-динамическое моделирование показало, что предел текучести в плоскости MoS 2 составляет 229 ГПа, что с точностью до ошибки совпадает с экспериментальными результатами.
Бертолацци с соавторами также охарактеризовали режимы разрушения подвешенных однослойных хлопьев. Напряжение при разрушении колеблется от 6 до 11%. Средний предел текучести монослоя MoS 2 составляет 23 ГПа, что близко к теоретической прочности на разрушение бездефектного MoS 2.
Ленточная структура MoS 2 чувствительна к деформации.
Дисульфид молибдена устойчив на воздухе и подвергается воздействию только агрессивных реагентов. Он реагирует с кислородом при нагревании с образованием триоксида молибдена :
Хлор атакует дисульфид молибдена при повышенных температурах с образованием пентахлорида молибдена :
Дисульфид молибдена является хозяином для образования интеркаляционных соединений. Такое поведение имеет отношение к его использованию в качестве катодного материала в батареях. Одним из примеров является литиированный материал Li ИксMoS 2. Продукт с бутиллитием представляет собой LiMoS. 2.
Тюбик коммерческой графитовой порошковой смазки с добавкой дисульфида молибдена (так называемый «молибден»). Из-за слабого ван-дер-ваальсова взаимодействия между слоями атомов сульфидов MoS 2имеет низкий коэффициент трения. MoS 2с размером частиц в диапазоне 1–100 мкм - это обычная сухая смазка. Существует несколько альтернатив, которые обеспечивают высокую смазывающую способность и стабильность при температуре до 350 ° C в окислительной среде. Испытания на трение скольжения MoS 2использование штифта на дисковом тестере при малых нагрузках (0,1–2 Н) дает значения коэффициента трения lt;0,1.
MoS 2часто входит в состав смесей и композитов, требующих низкого трения. Например, его добавляют в графит для улучшения прилипания. Используются различные масла и консистентные смазки, поскольку они сохраняют свою смазывающую способность даже в случаях почти полной потери масла, что позволяет находить применение в таких критических областях, как авиационные двигатели. При добавлении в пластик, MoS 2образует композит с повышенной прочностью, а также с пониженным трением. Полимеры, которые могут быть наполнены MoS 2включают нейлон ( торговое название Nylatron ), тефлон и веспел. Самосмазывающиеся композитные покрытия для высокотемпературных применений состоят из дисульфида молибдена и нитрида титана с использованием химического осаждения из паровой фазы.
Примеры приложений MoS 2К смазочным материалам относятся двухтактные двигатели (например, двигатели мотоциклов), велосипедные горки, автомобильные CV и универсальные шарниры, лыжные воски и пули.
Другие слоистые неорганические материалы, которые проявляют смазывающие свойства (все вместе известные как твердые смазочные материалы (или сухие смазочные материалы)), включают графит, для которого требуются летучие добавки, и гексагональный нитрид бора.
Отпечаток пальца обнаружен дисульфидом молибдена MoS 2используется в качестве сокатализатора обессеривания в нефтехимии, например, при гидрообессеривании. Эффективность MoS 2катализаторы улучшаются за счет легирования небольшими количествами кобальта или никеля. Однородная смесь этих сульфидов поддерживаются на окиси алюминия. Такие катализаторы генерируются in situ путем обработки оксида алюминия, пропитанного молибдатом / кобальтом или никелем, H 2S или аналогичный реагент. Катализ происходит не на регулярных пластинчатых участках кристаллитов, а на краях этих плоскостей.
MoS 2 находит применение в качестве катализатора гидрирования в органическом синтезе. Он получен из обычного переходного металла, а не из металла группы 10, как много альтернатив, MoS 2 выбирается, когда цена катализатора или устойчивость к отравлению серой имеют первостепенное значение. MoS 2 эффективен для гидрирования нитросоединений до аминов и может использоваться для получения вторичных аминов посредством восстановительного алкилирования. Катализатор также может может осуществлять гидрогенолиз из органических соединений серы, альдегидов, кетонов, фенолов и карбоновых кислот в их соответствующие алкан. Однако катализатор имеет довольно низкую активность, часто требующую давления водорода выше 95 атм и температуры выше 185 ° C.
MoS 2и родственные сульфиды молибдена являются эффективными катализаторами выделения водорода, включая электролиз воды ; таким образом, возможно, полезны для производства водорода для использования в топливных элементах.
Как и в графене, слоистые структуры MoS 2и другие дихалькогениды переходных металлов обладают электронными и оптическими свойствами, которые могут отличаться от свойств в массе. Массовый MoS 2имеет непрямую запрещенную зону 1,2 эВ, в то время как MoS 2монослои имеют прямую электронную запрещенную зону 1,8 эВ, поддерживающую переключаемые транзисторы и фотодетекторы.
MoS 2нанофлейки могут быть использованы для изготовления слоистых мемристивных и мем-емкостных устройств на основе растворов путем разработки MoO Икс/ MoS 2гетероструктура, зажатая между серебряными электродами. MoS 2 мемристоры на основе механически гибкие, оптически прозрачные и могут производиться с низкими затратами.
Чувствительность биосенсора на графеновых полевых транзисторах (FET) принципиально ограничена нулевой шириной запрещенной зоны графена, что приводит к увеличению утечки и снижению чувствительности. В цифровой электронике транзисторы управляют током через интегральную схему и обеспечивают усиление и переключение. При биочувствительности физический барьер удаляется, и связь между встроенными молекулами рецептора и заряженными биомолекулами-мишенями, которым они подвергаются, модулирует ток.
MoS 2 был исследован как компонент гибких схем.
В 2017 году 115-транзисторная, 1-битная реализация микропроцессора с использованием двумерного MoS 2.
MoS 2 был использован для создания 2D 2-концевых мемристоров и 3-концевых мем - транзисторов.
MoS 2также обладает механической прочностью, электропроводностью и может излучать свет, открывая такие возможности, как фотодетекторы. MoS 2 был исследован как компонент фотоэлектрохимических (например, для фотокаталитического производства водорода) приложений и приложений микроэлектроники.
Под электрическим полем MoS 2 монослои обладают сверхпроводимостью при температурах ниже 9,4 К.
