二硫化钼

化合物

二硫化钼是一种由钼和硫两种元素组成的化合物,化学式为MoS2。这种化合物属于过渡金属二硫族化合物,它有银黑色光泽,在自然界中以辉钼矿的形式存在,辉钼矿是最常见的含元素矿石。二硫化钼晶体通常情况下以粉末形式存在,它不溶于稀酸也不易被氧化。从外表上来看,二硫化钼和石墨很像,以其低摩擦系数和高坚固性常被用作固体润滑剂。[1]块状二硫化钼固体是一种和硅类似的抗磁性间接带隙半导体,能带间隙为1.23eV。[2]结晶粉末。

二硫化钼
IUPAC名
Molybdenum(IV) disulfide
二硫化钼(IV)
别名 硫化钼
辉钼矿
识别
CAS号 1317-33-5  checkY
PubChem 14823
ChemSpider 14138
SMILES
 
  • S=[Mo]=S
InChI
 
  • 1/Mo.2S/rMoS2/c2-1-3
InChIKey CWQXQMHSOZUFJS-FRBXWHJUAU
ChEBI 30704
RTECS QA4697000
性质
化学式 MoS2
摩尔质量 160.07 g·mol⁻¹
外观 灰黑色粉末
密度 5.060 g/cm3
熔点 1185 °C
溶解性 难溶于水
结构
晶体结构 六方,hP6,P63/mmc,No 194
配位几何 八面体(MoIV
三角锥(S2−
危险性
NFPA 704
0
1
0
 
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

性质

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物理性质

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结构特点

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所有的二硫化钼晶体都是层状晶体,两层硫原子平面之间夹着一层钼原子平面,这构成了单层二硫化钼平面,块状二硫化钼是由单层二硫化钼平面堆叠而成,层间通过范德华力相连。[3]

二硫化钼晶体在自然界中有两种结构,分别属于六方晶体(2H-MoS2)和三方晶体(3R-MoS2)。[3]另外还有一种亚稳态晶相(1T-MoS2)属于四方晶系。

力学性质

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由于上述的层状结构以及低摩擦系数,二硫化钼是一种很好的润滑剂材料。当剪应力施加于材料上时,二硫化钼会通过层间的滑动耗散掉能量。

化学性质

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二硫化钼不溶于水、稀酸和浓硫酸,一般不溶于其他酸、碱、有机溶剂中,但溶于热硫酸。400 °C缓慢发生氧化,生成三氧化钼

2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2

可以用钛铁试剂来检验生成的三氧化钼,首先将产物用氢氧化钠氢氧化钾溶液处理(原理是将三氧化钼转化为钼酸盐),然后滴加钛铁试剂溶液,会和生成的钼酸钠钼酸钾反应,产生金黄色溶液。这种方法很灵敏,微量的钼酸盐都能被检测出来。而如果没有三氧化钼生成,溶液就不会产生金黄色,因为二硫化钼不和氢氧化钠或氢氧化钾溶液反应。

二硫化钼加热可以和氯气反应,生成五氯化钼:

2 MoS2 + 7 Cl2 → 2 MoCl5 + 2 S2Cl2

二硫化钼和烷基锂在控制下反应,形成嵌入化合物(夹层化合物)LixMoS2。如果和丁基锂反应,那么产物为LiMoS2

制备

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  1. 辉钼精矿盐酸氢氟酸在直接蒸汽加热下,反复搅拌处理,用热水洗涤、离心、干燥、粉碎,可制得。
  2. 钼酸铵溶液中通入硫化氢气体,生成硫代钼酸铵。加盐酸转变为三硫化钼沉淀,后离心、洗涤、干燥、粉碎。最后加热至950°C脱硫可制得。
 
 
 

用途

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因其内部范氏力较低,二硫化钼具有良好的润滑性,抗压耐磨,可作固体润滑剂,用于高速、重负荷、高温、高真空及有化学腐蚀等工作条件运转的设备。[1]

参考资料

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  1. ^ 1.0 1.1 Pradeep L. MenezesPradeep K. RohatgiEmad Omrani (编). Self-Lubricating Composites. 2018: 20 [2021-05-18]. (原始内容存档于2021-05-18) (英国英语). 页面存档备份,存于互联网档案馆
  2. ^ Kobayashi, Katsuyoshi; Yamauchi, Jun. Electronic structure and scanning-tunneling-microscopy image of molybdenum dichalcogenide surfaces. Physical Review B. 1995-06-15, 51 (23): 17085–17095. doi:10.1103/PhysRevB.51.17085. 
  3. ^ 3.0 3.1 Chui Ying San. Synthesis, characterization and application of molybdenum disulfide nanomaterials (PDF). CityU Theses Online. [2021-05-18]. (原始内容 (PDF)存档于2021-05-18). 页面存档备份,存于互联网档案馆