MoS2的性能、制備及應(yīng)用

1、MoS2納米材料的性質(zhì)研究、應(yīng)用及制備,MoS2的結(jié)構(gòu)及理化性能 MoS2的應(yīng)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(lán)灰色至黑色固體粉末；有金屬光澤，觸之有滑膩感。 熔點(diǎn)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(shí)開始氧化，溫度升高，氧化反應(yīng)加快。 MoS2不溶于水，只溶于王水與煮沸的濃硫酸。,MoS2外觀及性質(zhì)：,MoS2的結(jié)構(gòu),MoS2是一個(gè)典型的層狀化合物，每個(gè)單元是S-Mo-S的”三明治“結(jié)構(gòu)，層內(nèi)以共價(jià)鍵緊密結(jié)合在一起，層間是以微弱的范德華力

2、結(jié)合在一起。其中Mo和S以共價(jià)鍵結(jié)合為三方柱面體結(jié)構(gòu)。 MoS2屬于六方晶系，是具有抗磁性的半導(dǎo)體化合物。,（1）扶椅型結(jié)構(gòu)。 （2）Z字型結(jié)構(gòu) 這些結(jié)構(gòu)的性質(zhì)受到應(yīng)力的影響會(huì)表現(xiàn)出一 些磁學(xué)，電學(xué)，光學(xué)性質(zhì)。,MoS2的納米材料有兩種邊緣結(jié)構(gòu),對(duì)酸的抗腐蝕性很強(qiáng)，除硝酸 及 王水外對(duì)一般酸均不起作用； 對(duì)堿性水溶液要在pH 值大于10 時(shí)才緩慢氧化； 對(duì)各種強(qiáng)氧化劑不穩(wěn)定，能氧化成鉬酸； 對(duì)油、醇、脂的化學(xué)安定性很高。,MoS2化學(xué)穩(wěn)定性：,MoS2附著性能,由于硫原子與金屬有強(qiáng)的結(jié)合力，故MoS2與金屬表面產(chǎn)生了較強(qiáng)的吸附力，極薄的MoS2就能起很好的潤(rùn)滑作用，實(shí)踐也證明了MoS2的確具有

3、較強(qiáng)的吸附性能。,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(dá)到0.017。,MoS2的摩擦系數(shù),二硫化鉬在常態(tài)下為不良導(dǎo)體和非磁性材料。,MoS2導(dǎo)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(rùn)滑。,MoS2抗輻射性能：,MoS2的應(yīng)用,MoS2可以被合成多種形式的無機(jī)結(jié)構(gòu)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(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，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(jī)類

4、富勒烯）可以在高真空下繼續(xù)保持其優(yōu)異的摩擦性質(zhì)。主要應(yīng)用于不易維護(hù)的設(shè)備，如：空間飛行器，衛(wèi)星及軍事領(lǐng)域。,3.潤(rùn)滑性 由于MoS2和金屬之間的附著力很強(qiáng)，可以進(jìn)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(chǎng)效應(yīng)晶體管 單層MoS2的電子遷移率在室溫下可以達(dá)到200Vm/s，有一個(gè)很高的開關(guān)比：1108。體積比Si小，使得獲得同樣效果的電子運(yùn)動(dòng)時(shí)， 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(gè)直接帶隙（帶隙是指導(dǎo)帶的最低點(diǎn)和

5、價(jià)帶的最高點(diǎn)的能量之差。帶隙越大，電子由價(jià)帶被激發(fā)到導(dǎo)帶越難，本征載流子濃度就越低，電導(dǎo)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(chǎng)效應(yīng)晶體管的熱門候選者。,6.做太陽(yáng)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(yù)防硫中毒。 8.儲(chǔ)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(jí)管 10.吸附劑 IF-MoS2比表面積較大，吸附能力很強(qiáng)，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

6、德華力，很容易插入有機(jī)基團(tuán)或其他化合物可形成二維納米復(fù)合物。這些復(fù)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(duì)鉬單質(zhì)或鉬的氧化物進(jìn)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(duì)鉬的氧化物進(jìn)行硫化是最常見的，其主要反應(yīng)機(jī)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

7、（3） 高溫硫化法的研究相對(duì)成熟，其優(yōu)點(diǎn)在于能制備出結(jié)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(jié)構(gòu)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(yīng)，MoO3很難進(jìn)行有效的分散，因此不適合制備對(duì)分散性要求較高的 MoS2催化劑。 另外，高溫硫化法對(duì)設(shè)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(dāng)?shù)拇呋瘎?CH3CSNH2 +2H2O H2S + CH3COOH + NH3 4Na2MoO4 +9H2S 4MoS2 +Na2

8、SO4 +6NaOH + 6H2O （2）用NaS2和MoO3作原料在聚四氟乙烯做襯里的高壓釜中反應(yīng)。 （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(yīng)，其中 Mo/S/H2C2O4的摩爾比為1:2:1. 水熱法制備納米 MoS2，方法簡(jiǎn)單易于實(shí)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(tuán)聚嚴(yán)重，要經(jīng)過高溫退火來提高結(jié)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(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)即可直接制備 MoS2，不需高溫高壓，制備成本也相對(duì)較低，與其他方法相比有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在規(guī)模生產(chǎn)方面有很強(qiáng)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(tuán)聚嚴(yán)重，結(jié)晶度差，對(duì)其進(jìn)行處理后又會(huì)影響到原來的結(jié)構(gòu)和形貌。,4.機(jī)械球磨法 用MoO3與硫在球磨機(jī)中球磨，得到的混合物在管式爐中燒結(jié)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(jiǎn)單，但是需要高純 MoS2為原料，且設(shè)