二硫化鎢(Tungsten disulfide)是一種由鎢和硫組成的黑色粉末,自然界中以輝鎢礦形式存在,為深灰色斜方系晶狀固體,化學式為WS2,分子量247.97,CAS號12138-09-9。
二硫化鎢是一種層狀結構的材料,其表面以S-W-S分子團形成六方形網路,層間以範德瓦爾斯力連接,層內以W-S共價鍵鏈接。
二硫化鎢在空氣中穩定,不溶於水、醇、稀硝酸和硫酸,但溶於王水與氫氟酸的混合物、熔融堿和鹼金屬碳酸鹽。WS2具有半導體性質和較高的穩定性(在空氣中加熱時會分解,但其熱穩定性比二硫化鉬高)。
二硫化鎢的製備方法主要有以下幾種:
焙燒分解法:以鎢酸為原料,與氨水反應生成鎢酸銨,再與硫化氫氣體反應,生成四硫代鎢酸銨,最後高溫焙燒分解為二硫化鎢。
鎢與硫反應:鎢與液態硫反應極緩慢,但通硫蒸氣於紅熱的鎢可形成WS2。此外,鎢與化學計量的硫在氮氣氛中於高溫下反應也可形成WS2。
其他方法:如以四硫代鎢酸銨為原料,在隔絕空氣的條件下加熱分解,也可制得二硫化鎢。
二硫化鎢的用途
潤滑劑:二硫化鎢具有優異的潤滑性能,摩擦因數低,抗壓強度大,適用於高溫、高壓、高轉速、高負荷和高真空條件下的潤滑。其潤滑性能比二硫化鉬更好,可用於製造自潤滑元件,或與揮發性溶劑混合噴塗於金屬表面,延長模具壽命,提高產品光潔度。
催化劑:在石油化工領域,二硫化鎢因其優異的裂解性能、較高的催化活性和較長的使用壽命等特點,被用作加氫、脫硫、聚合、重整、水化、脫水和羥基化等過程的催化劑。
儲能電極材料:二硫化鎢具有良好的熱化學穩定性、儲鋰性能和較快的電子傳輸速率等特點,可用作儲能電極材料,提高電極材料的能量密度和結構穩定性。
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