MoS2的性能、制備及應用

1、MoS2納米材料的性質(zhì)研究、應用及制備MoS2的結構及理化性能MoS2的應用MoS2納米材料的制備MoS2的理化性能 分子式MoS2，分子量為160.07， 為藍灰色至黑色固體粉末；有金屬光澤，觸之有滑膩感。 熔點1185 密度4.80g/cm3(14 ) 莫式硬度1.01.5 1370 開始分解，1600 分解為金屬鉬和硫 315 在空氣中加熱時開始氧化，溫度升高，氧化反應加快。 MoS2不溶于水，只溶于王水與煮沸的濃硫酸。 MoS2是一個典型的層狀化合物，每個單元是S-Mo-S的”三明治“結構，層內(nèi)以共價鍵緊密結合在一起，層間是以微弱的范德華力結合在一起。其中Mo和S以共價鍵結合為三方柱面

2、體結構。 MoS2屬于六方晶系，是具有抗磁性的半導體化合物。 （1）扶椅型結構。 （2）Z字型結構 這些結構的性質(zhì)受到應力的影響會表現(xiàn)出一 些磁學，電學，光學性質(zhì)。X（zigzag)Y(armchair)MoS2的納米材料有兩種邊緣結構 對酸的抗腐蝕性很強，除硝酸 及 王水外對一般酸均不起作用； 對堿性水溶液要在pH 值大于10 時才緩慢氧化； 對各種強氧化劑不穩(wěn)定，能氧化成鉬酸； 對油、醇、脂的化學安定性很高。MoS2化學穩(wěn)定性：MoS2附著性能由于硫原子與金屬有強的結合力，故MoS2與金屬表面產(chǎn)生了較強的吸附力，極薄的MoS2就能起很好的潤滑作用，實踐也證明了MoS2的確具有較強的吸附性能

3、。MoS2具有低的摩擦系數(shù)， 一般為0.03-0.15，比石墨的摩擦系數(shù)還小，在良好的條件下，摩擦系數(shù)可達到0.017。MoS2的摩擦系數(shù) 二硫化鉬在常態(tài)下為不良導體和非磁性材料。MoS2導電磁性： 二硫化鉬具有抗輻射作用，不全因射線的輻射而破壞正常潤滑。MoS2抗輻射性能：MoS2的應用 MoS2可以被合成多種形式的無機結構如：納米粒子，單壁納米管和多壁納米管 MoS2形成的富勒烯納米粒子和納米管因獨特的微觀結構，決定了其有許多新奇的性能。 1.柔性器件 像石墨烯一樣單層MoS2可以做柔性器件。例如柔性液晶面板。 2.優(yōu)異的摩擦性能 IF-MoS2（IF表示含無機類富勒烯）可以在高真空下繼續(xù)

4、保持其優(yōu)異的摩擦性質(zhì)。主要應用于不易維護的設備，如：空間飛行器，衛(wèi)星及軍事領域。 3.潤滑性 由于MoS2和金屬之間的附著力很強，可以進一步通過納米顆粒的剝片，單分子納米層被轉(zhuǎn)移到金屬表面上，緩和摩擦和磨損。 4.防腐 MoS2不溶于水，只溶于王水和煮沸的的濃硫酸，因此鍍上一層輝鉬的不銹鋼能很好的防腐。 5.場效應晶體管 單層MoS2的電子遷移率在室溫下可以達到200Vm/s，有一個很高的開關比：1108。體積比Si小，使得獲得同樣效果的電子運動時， MoS2可以比Si更輕薄。在穩(wěn)定狀態(tài)下耗能比傳統(tǒng)Si晶體管小十萬倍。由于MoS2有一個直接帶隙（帶隙是指導帶的最低點和價帶的最高點的能量之差。帶

5、隙越大，電子由價帶被激發(fā)到導帶越難，本征載流子濃度就越低，電導率也就越低），不像石墨烯沒有直接的帶隙。所以MoS2是下一代場效應晶體管的熱門候選者。6.做太陽能電池，鋰電池等的電極材料。7.催化劑 MoS2可以做給原油脫硫的工業(yè)催化劑，光催化劑等，還可預防硫中毒。8.儲氫媒介 水分子可以在單層MoS2空位處分解成O與2H原子，這些原子束縛在懸空鍵上，在1H-MoS2的表面釋放出氫氣。9.發(fā)光二級管10.吸附劑 IF-MoS2比表面積較大，吸附能力很強，可以吸附一些有毒氣體，芳香劑等。11.制備二硫化鉬層間化合物 由于MoS2是層間化合物而且其層間是微弱的范德華力，很容易插入有機基團或其他化合物

6、可形成二維納米復合物。這些復合物可以表現(xiàn)出許多奇特的性質(zhì)。MoS2納米材料的制備1.高溫硫化法： 高溫硫化法主要是指在高溫條件下對鉬單質(zhì)或鉬的氧化物進行硫化來制備納米 MoS2的方法，硫源包括單質(zhì)硫和硫化氫氣體 其中，對鉬的氧化物進行硫化是最常見的，其主要反應機理如式( 1) 、( 2) :MoO3+ 2H2S + H2= MoS2+ 3H2O (1)MoO3+ 3H2S = MoS2+ 3H2O + 1 /8 S8 (2) 在足夠高的溫度條件下，單質(zhì)硫蒸氣也可將鉬的氧化物還原硫化為 MoS2:2MoO3+ 7 /8S8=2MoS2+ 3SO2 （3） 高溫硫化法的研究相對成熟，其優(yōu)點在于能制

7、備出結晶狀態(tài)好，晶格畸變小，并且可以在不同的工藝參數(shù)條件下制得不同形貌和結構的納米 MoS2材料。高溫硫化法還適合于制備各種不同種類的載體催化劑，但是由于此方法屬于氣固反應，MoO3很難進行有效的分散，因此不適合制備對分散性要求較高的 MoS2催化劑。 另外，高溫硫化法對設備、環(huán)境和制備條件要求較高 2.水熱法 （1）用摩爾比是1:3的鉬酸鈉（Na2MoO42H2O）和硫代乙酰胺（CH3CSNH2 ）作原料再添加適當?shù)拇呋瘎?。CH3CSNH2 +2H2O H2S + CH3COOH + NH3 4Na2MoO4 +9H2S 4MoS2 +Na2SO4 +6NaOH + 6H2O （2）用NaS

8、2和MoO3作原料在聚四氟乙烯做襯里的高壓釜中反應。 （3）將鉬酸銨(NH4)6Mo7O244H2O,硫脲(CS(NH2)2)別名硫代尿素,草酸(H2C2O42H2O）混合反應，其中 Mo/S/H2C2O4的摩爾比為1:2:1. 水熱法制備納米 MoS2，方法簡單易于實現(xiàn)，但是此方法制備的產(chǎn)物在較低溫度下多為無定型狀態(tài)并且團聚嚴重，要經(jīng)過高溫退火來提高結晶度。3.溶液法 溶液法是指在常壓開放環(huán)境條件下，加熱溫度不超過 100 ，通過化學反應直接或間接制備出MoS2的制備法。 溶液法可以直接制備出 MoS2沉淀，也可以先制備出 MoS3中間相，再加熱分解或加氫還原，從而得到最終產(chǎn)物 MoS2。 溶液法利用化學反應即可直接制備 MoS2，不需高溫高壓，制備成本也相對較低，與其他方法相比有很強的優(yōu)勢，在規(guī)模生產(chǎn)方面有很強的發(fā)展?jié)摿Α?但是此方法制備的 MoS2往往都是無定型態(tài)，團聚嚴重，結晶度差，對其進行處理后又會影響到原來的結構和形貌。4.4.機械球磨法機械球磨法 用MoO3與硫在球磨機中球磨，得到的混合物在管式爐中燒結就可制得MoS2的納米材料。 制備所得產(chǎn)物仍保持著MoS2的天然晶格，方法簡單，但是需要高純 MoS2為原料，且設備