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二硫化鉬
輝鉬礦的主要成分
黑色固體粉末
基本信息
| 中文名 | 二硫化鉬 |
| IUPAC名 | Molybdenum(IV) disulfide |
| 化學(xué)式 | MoS2 |
| 熔點(diǎn) | 2375 °C |
| 沸點(diǎn) | 450℃ |
展開(kāi)
理化性質(zhì)
輝鉬礦，1370℃開(kāi)始分解，1600℃分解為金屬鉬和硫。315℃在空氣中加熱時(shí)開(kāi)始被氧化，溫度升高，氧化反應加快。二硫化鉬不溶于水、稀酸和濃硫酸，一般不溶于其他酸、堿、有機溶劑中，但溶于王水和煮沸的濃硫酸。400 ℃發(fā)生緩慢氧化，生成三氧化鉬：
2MoS2+ 7 O2→ 2 MoO3 + 4 SO2 可以用鈦鐵試劑來(lái)檢驗生成的三氧化鉬。首先將產(chǎn)物用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液處理（原理是將三氧化鉬轉化為鉬酸鹽），然后滴加鈦鐵試劑溶液，會(huì )和生成的鉬酸鈉或鉬酸鉀反應，產(chǎn)生金黃色溶液。這種方法很靈敏，微量的鉬酸鹽都能被檢測出來(lái)。而如果沒(méi)有三氧化鉬生成，溶液就不會(huì )產(chǎn)生金黃色，因為二硫化鉬不和氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液反應。
2 MoS2+ 7 Cl2→ 2 MoCl5+ 2 S2Cl2
二硫化鉬具有高含量活性硫，容易對銅造成腐蝕，在很多關(guān)于潤滑劑添加劑方面的書(shū)籍、論文中都有論述。另外，有銅及其合金制造的部位需要潤滑時(shí)，并非不可以選用含二硫化鉬潤滑產(chǎn)品，而是還需要添加防銅腐蝕劑。
制備原理
用途
它也被譽(yù)為“高級固體潤滑油王”。二硫化鉬是由天然鉬精礦粉經(jīng)化學(xué)提純后改變分子結構而制成的固體粉劑。本品色黑稍帶銀灰色，有金屬光澤，觸之有滑膩感，不溶于水。產(chǎn)品具有分散性好，不粘結的優(yōu)點(diǎn)，可添加在各種油脂里，形成絕不粘結的膠體狀態(tài)，能增加油脂的潤滑性和極壓性。也適用于高溫、高壓、高轉速高負荷的機械工作狀態(tài)，延長(cháng)設備壽命。
二硫化鉬用于摩擦材料主要功能是低溫時(shí)減摩，高溫時(shí)增摩，燒失量小，在摩擦材料中易揮發(fā)。
減摩：由超音速氣流粉碎加工而成的二硫化鉬粒度達到325-2500目，微顆粒硬度1-1.5，摩擦系數0.05-0.1，所以它用于摩擦材料中可起到減摩作用；
增摩：二硫化鉬不導電，存在二硫化鉬、三硫化鉬和三氧化鉬的共聚物。當摩擦材料因摩擦而溫度急劇升高時(shí)，共聚物中的三氧化鉬顆粒隨著(zhù)升溫而膨脹，起到了增摩作用；
防氧化：二硫化鉬是經(jīng)過(guò)化學(xué)提純綜合反應而得，其PH值為7-8，略顯堿性。它覆蓋在摩擦材料的表面，能保護其它材料，防止它們被氧化，尤其是使其他材料不易脫落，貼附力增強；
細度：325目-2500目;
PH值：7-8;
密度：4.8-5.0g/cm3;
硬度：1-1.5;
燒失量：18-22%;
摩擦系數：0.05-0.09。
日常防護
急救措施
吸入：脫離現場(chǎng)至空氣新鮮處。就醫。
皮膚接觸：脫去污染的衣著(zhù)，用流動(dòng)清水沖洗。
食入：飲足量溫水，催吐。就醫。
儲運事項
儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑等分開(kāi)存放，切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
起運時(shí)包裝要完整，裝載應穩妥。運輸過(guò)程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。
廢棄處理
處置前應參閱國家和地方有關(guān)法規。用安全掩埋法處置。
二硫化鉬的優(yōu)缺點(diǎn)
1、徹底地消滅了漏油，干凈利索，大大的促進(jìn)了文明生產(chǎn)。
3、改善運行技術(shù)狀況，延長(cháng)檢修周期，減輕了維修工人的勞動(dòng)強度，節約勞動(dòng)力。
4、由于二硫化鉬的摩擦系數低，摩擦設備間產(chǎn)生的摩擦阻力小，可以節約電力消耗，根據兄弟單位的測定可節約電力為12%
5、能減小機械磨損，延長(cháng)摩擦設備的使用壽命，減少設備零件的損耗，提高設備的出勤率。
6、應用二硫化鉬潤滑，可以解決技術(shù)關(guān)鍵，提高工作效率和工作精度。
7、二硫化鉬具有填平補齊的作用，可以恢復某些零件的幾何尺寸，延長(cháng)使用壽命。
8、二硫化鉬具有防潮、防水、防堿，防酸等特性。
9、應用二硫化鉬的塑料或粉末來(lái)冶煉的成型零件，可以節約大量的有色金屬。
10、某些設備采用二硫化鉬潤滑后，可以取消復雜的供油系統，大大簡(jiǎn)化了設備結構，相對提高了現在有效面積的利用率，同時(shí)，也將引起設備設計上的重大改革。
11、二硫化鉬也有他的缺點(diǎn)，如導熱性差、摩擦系數還不足夠低、滲透能力不不強（于稀油相比）等，這些缺點(diǎn)正是進(jìn)一步擴大使用范圍的主要障礙，對比有關(guān)工業(yè)發(fā)達國家十分重視對固體潤滑劑的研究，也曾專(zhuān)門(mén)召開(kāi)過(guò)國際性的潤滑會(huì )議，以交流有關(guān)情報、探討新工藝技術(shù)，美國、日本和西歐一些工業(yè)發(fā)達國家近年來(lái)大都建立了摩擦，磨損、潤滑中心。摩擦磨損潤滑學(xué)已單獨地成一門(mén)新興的學(xué)科，在國外許多大學(xué)里開(kāi)設了摩擦磨損潤滑學(xué)的課程，而固體潤滑劑也是講授和研究的課題之一，我國亦有專(zhuān)門(mén)機構從事研究。固體潤滑存在的缺點(diǎn)是前進(jìn)中的問(wèn)題，這些問(wèn)題對于我們勤勞、勇敢、智慧的中國人民來(lái)說(shuō)，都是可以通過(guò)反復實(shí)踐不斷改進(jìn)創(chuàng )造一一克服的，并能有所前進(jìn)，有所發(fā)明，現代科學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速，想必更完善的固體潤滑材料即將出現。以實(shí)現所有設備的終身潤滑。
綜合以上所述，二硫化鉬固體潤滑基的確是一種符合“多、快、好、省”的新型潤滑材料，應該大力推廣應用。
制備方法
天然法
二硫化鉬具有優(yōu)異的性能和廣闊的應用前景，所以國內外對納米MoS2制備及應用都進(jìn)行了大量的研究。
MoS2可以由天然法，即輝鉬精礦提純法制備，該法是將高品質(zhì)的鉬精礦經(jīng)過(guò)一定的物理和化學(xué)作用，除去輝鉬精礦中的酸不溶物、SiO2、Fe、Cu、Ca、Pb 等雜質(zhì)，再進(jìn)一步細化，獲得納米 MoS2。美國 Climax 鉬公司就是采用了這種方法生產(chǎn)MoS2。這種方法制成的納米MoS2，能夠保持天然的 MoS2晶形，潤滑性能較好，適合制成潤滑劑。但是，采用天然法生產(chǎn)的納米MoS2純度不高，提純技術(shù)還有待于進(jìn)一步改進(jìn)。當溫度低于 400 ℃時(shí)，在普通大氣下工作時(shí)建議用成本較低的MoS2，在 1300 ℃以下都有潤滑能力，建議用成本較低的MoS2。
化學(xué)合成法
發(fā)展
盡管石墨烯有著(zhù)許多令人眼花繚亂的優(yōu)點(diǎn)，但它也有缺點(diǎn)，尤其是不能充當半導體——這是微電子的基石?，F在，化學(xué)家和材料學(xué)家正在努力越過(guò)石墨烯，尋找其他的材料。他們正在合成其他兩種兼具柔韌性和透明度，而且擁有石墨烯無(wú)法企及的電子特性的二維片狀材料，二氧化鉬就是其中一種。
二硫化鉬于2008年合成，是叫作過(guò)渡金屬二硫化物材料（TMDs）大家族的成員之一。這個(gè)顯得有點(diǎn)“花哨”的名字代表了它們的結構：一個(gè)過(guò)渡金屬原子（即鉬原子）和一對包括硫元素、硒元素在內的來(lái)自元素周期表第16列的原子（該元素家族以氧族元素著(zhù)稱(chēng)）。
讓電子制造者驚喜的是，所有TMDs均是半導體。它們和石墨烯的薄度近乎相同（在二硫化鉬中，兩層硫原子把一層鉬原子像“三明治”那樣夾在中間），但是它們卻有其他優(yōu)點(diǎn)。就二硫化鉬而言，優(yōu)點(diǎn)之一是電子在平面薄片中的運行速度，即電子遷移率。二硫化鉬的電子遷移速率大約是100cm2/vs（即每平方厘米每伏秒通過(guò)100個(gè)電子），這遠低于晶體硅的電子遷移速率1400 cm2/vs ，但是比非晶硅和其他超薄半導體的遷移速度更好，科學(xué)家正在研究這些材料，使其用于未來(lái)電子產(chǎn)品，如柔性顯示屏和其他可以靈活伸展的電子產(chǎn)品。
研究表明，二硫化鉬還極易制作，即便是制作大片的二維材料。這讓工程師能以非?？斓乃俣葯z測它們在電子產(chǎn)品中的性能。例如，2011年，由瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的Andras Kis帶領(lǐng)的研究團隊在《自然—納米技術(shù)》發(fā)表文章稱(chēng)，他們用僅有0.65納米厚的二硫化鉬單層薄片制作出首批晶體管。結果證明，那些產(chǎn)品以及隨后的產(chǎn)品比技術(shù)更先進(jìn)的以硅為基礎的同類(lèi)產(chǎn)品具有其他獨特屬性。
除此之外，二硫化鉬還有其他令人向往的特性，即直接帶隙，這一特性使該材料把電子轉變成光子，反之亦然。這個(gè)特性也讓二硫化鉬成為光學(xué)設備中采用的優(yōu)質(zhì)候選對象，這些設備諸如光發(fā)射器、激光、光電探測器，甚至還包括太陽(yáng)能電池。一些科學(xué)家表示，這種材料還具備儲量豐富、價(jià)格低廉、無(wú)毒性等特點(diǎn)，因此Yi-Hsien Lee認為：“它的前途一片光明?！?/span>
然而，Tomanek則認為，二硫化鉬的電子遷移速率仍然不夠高，很難在擁擠的電子市場(chǎng)中具有競爭優(yōu)勢。其原因是這種材料的結構特征，電子在其內部移動(dòng)時(shí)，碰到較大的金屬原子后會(huì )在其結構內發(fā)生彈離，從而降低遷移速度。
但也有科學(xué)家表示，這種“絆腳石”將是短暫性的。研究人員正在試圖繞過(guò)這些障礙——通過(guò)變得略厚一些的多層二硫化鉬薄片，從而給壓縮電子提供選擇路徑使其繞過(guò)路障。
研究成果
參考資料
[1]
大面積雙層二硫化鉬 實(shí)現層數可控外延生長(cháng) · 千龍網(wǎng)[引用日期2022-06-09]
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