二硫化鎢
編輯二硫化鉛是一種無機化合物,由鎢和硫組成,化學式為WS2。 這種化合物屬于稱為過渡金屬二硫化物的材料組。 它作為稀有礦物鎢礦自然存在。 該材料是用于加氫脫硫和加氫脫氮的某些催化劑的組分。
WS2 采用與 MoS2 相似或同型的層狀結構,而不是 W 原子位于三角棱柱配位球(代替 Mo 原子)。
結構和物理性質
編輯塊狀 WS2 形成具有層狀結構的深灰色六方晶體。 與密切相關的 MoS2 一樣,它具有干式潤滑劑的特性。
盡管長期以來人們認為 WS2 在環境空氣中相對穩定,但最近關于單層 WS2 環境空氣氧化的報道發現情況并非如此。 在單層形式中,WS2 通過光氧化反應相當迅速地(在環境光和大氣中經過幾天的時間)轉化為氧化鎢,該反應涉及單層 WS2 容易吸收的可見光波長(< ~660 nm; > ~1.88 eV)。 除了合適波長的光外,該反應可能還需要氧氣和水才能進行,而水被認為是氧化的催化劑。 反應產物可能包括各種氧化鎢物質和硫酸。 類似地觀察到其他半導體過渡金屬二硫化物 (S-TMD)(例如 MoS2)的氧化在環境光和大氣條件下發生。
WS2 也會被硝酸和氫氟酸的混合物腐蝕。 當在含氧氣氛中加熱時,WS2 轉化為三氧化鎢。 在沒有氧氣的情況下加熱時,WS2 不會熔化而是分解成鎢和硫,但只有在 1250 °C 時才會分解。
綜合
編輯WS2 由多種方法生成。 許多這些方法涉及用硫化物或氫硫化物源處理氧化物,以硫化氫形式提供或就地產生。
薄膜和單分子層
廣泛使用的單層 WS2 生長技術包括化學氣相沉積 (CVD)、物理氣相沉積 (PVD) 或金屬有機化學氣相沉積 (MOCVD),盡管目前大多數方法產生的硫空位缺陷超過 1×1013 cm?2 . 其他路線需要熱解鎢 (VI) 硫化物(例如,(R4N)2WS4)或等效物(例如,WS3)。
獨立式 WS2 薄膜可以如下生產。 WS2 沉積在親水性基材(例如藍寶石)上,然后涂上聚合物(例如聚苯乙烯)。 將樣品浸入水中幾分鐘后,疏水性 WS2 薄膜會自發剝離。
應用
編輯WS2 與其他材料一起用作原油加氫處理的催化劑。 近年來,它還發現了可飽和的被動鎖模光纖激光器的應用,從而產生飛秒脈沖。
研究
編輯與 MoS2 一樣,納米結構 WS2 正在積極研究潛在應用,例如儲存氫和鋰。 WS2 還催化二氧化碳的氫化:
CO2 + H2 → CO + H2O
納米管
這種能力與WS2的層狀結構有關,通過上述方法已經產生了宏觀量的WS2。 WS2 納米管已被研究作為增強劑來改善聚合物納米復合材料的機械性能。 在一項研究中,與單壁和多壁碳納米管增強 PPF 相比,WS2 納米管增強的可生物降解聚合物納米復合材料富馬酸聚丙烯 (PPF) 的楊氏模量、壓縮屈服強度、彎曲模量和彎曲屈服強度顯著提高 納米復合材料,表明 WS2 納米管可能是比碳納米管更好的增強劑。 將 WS2 納米管添加到環氧樹脂中可提高附著力、斷裂韌性和應變能釋放率。
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