基本介紹
- 中文名：二硫化鉬
- 外文名：Molybdenum(IV)sulfide
- 化學式：MoS2
- 相對分子質量：160.07
- 硬度：1.0～1.5
基本信息,理化性質,製備原理,用途,日常防護,防護措施,急救措施,應急處理,儲運事項,廢棄處理,製備方法,發展,
基本信息
管制信息：本品不受管制
中文名稱：二硫化鉬
英文別名：Molybdenum(IV)sulfide，Molybdenumdisulfide，Molybdicsulfide
CAS號：1317-33-5
EINECS號：215-263-9
化學式：MoS2
相對分子質量：160.07
性狀：鉛灰色有光澤粉末，人工合成的呈黑色。450℃開始升華。溶於王水和熱濃硫酸，不溶於水和稀酸。相對密度(d1515)5.06。有刺激性。
儲存：密封保存。
用途：製造鉬化合物。潤滑添加劑。氫化反應和異構化反應催化劑。
理化性質
輝鉬礦的主要成分。黑色固體粉末，有金屬光澤。化學式MoS2，熔點1185℃，密度4.80g/cm3（14℃），莫氏硬度1.0～1.5。1370℃開始分解，1600℃分解為金屬鉬和硫。315℃在空氣中加熱時開始被氧化，溫度升高，氧化反應加快。二硫化鉬不溶於水、稀酸和濃硫酸，一般不溶於其他酸、鹼、有機溶劑中，但溶於王水和煮沸的濃硫酸。400 ℃發生緩慢氧化，生成三氧化鉬：
2MoS2+ 7 O2→ 2 MoO3 + 4 SO2 可以用鈦鐵試劑來檢驗生成的三氧化鉬。首先將產物用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液處理（原理是將三氧化鉬轉化為鉬酸鹽），然後滴加鈦鐵試劑溶液，會和生成的鉬酸鈉或鉬酸鉀反應，產生金黃色溶液。這種方法很靈敏，微量的鉬酸鹽都能被檢測出來。而如果沒有三氧化鉬生成，溶液就不會產生金黃色，因為二硫化鉬不和氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液反應。
二硫化鉬具有高含量活性硫，容易對銅造成腐蝕，在很多關於潤滑劑添加劑方面的書籍、論文中都有論述。另外，有銅及其合金製造的部位需要潤滑時，並非不可以選用含二硫化鉬潤滑產品，而是還需要添加防銅腐蝕劑。
製備原理
輝鉬精礦用鹽酸和氫氟酸在直接蒸汽加熱下，反覆攪拌處理，用熱水洗滌、離心、乾燥、粉碎，可製得。鉬酸銨溶液中通入硫化氫氣體，生成硫代鉬酸銨。加鹽酸轉變為三硫化鉬沉澱，後離心、洗滌、乾燥、粉碎。最後加熱至950 °C脫硫可製得。
用途
二硫化鉬是重要的固體潤滑劑，特別適用於高溫高壓下。它還有抗磁性，可用作線性光電導體和顯示P型或N型導電性能的半導體，具有整流和換能的作用。二硫化鉬還可用作複雜烴類脫氫的催化劑。
它也被譽為“高級固體潤滑油王”。二硫化鉬是由天然鉬精礦粉經化學提純後改變分子結構而製成的固體粉劑。本品色黑稍帶銀灰色，有金屬光澤，觸之有滑膩感，不溶於水。產品具有分散性好，不粘結的優點，可添加在各種油脂里，形成絕不粘結的膠體狀態，能增加油脂的潤滑性和極壓性。也適用於高溫、高壓、高轉速高負荷的機械工作狀態，延長設備壽命。
二硫化鉬用於摩擦材料主要功能是低溫時減摩，高溫時增摩，燒失量小，在摩擦材料中易揮發。
減摩：由超音速氣流粉碎加工而成的二硫化鉬粒度達到325-2500目，微顆粒硬度1-1.5，摩擦係數0.05-0.1，所以它用於摩擦材料中可起到減摩作用；
增摩：二硫化鉬不導電，存在二硫化鉬、三硫化鉬和三氧化鉬的共聚物。當摩擦材料因摩擦而溫度急劇升高時， 共聚物中的三氧化鉬顆粒隨著升溫而膨脹，起到了增摩作用；
防氧化：二硫化鉬是經過化學提純綜合反應而得，其PH值為7-8，略顯鹼性。它覆蓋在摩擦材料的表面，能保護其它材料，防止它們被氧化，尤其是使其他材料不易脫落，貼附力增強；
細度：325目-2500目;
PH值：7-8;
密度：4.8-5.0g/cm3;
硬度：1-1.5;
燒失量：18-22%;
摩擦係數：0.05-0.09。
此外，二硫化鉬還可成為製作電晶體的新型材料。相較於同屬二維材料的石墨烯，二硫化鉬擁有1.8eV的能帶隙,而石墨烯則不存在能帶隙，因此，二硫化鉬可能在納米電晶體領域擁有很廣闊的套用空間。 而且單層二硫化鉬電晶體的電子遷移率最高可達約500 cm^2/(V·s), 電流開關率達到1×10^8.
日常防護
防護措施
工程控制：密閉操作，局部排風。
呼吸系統防護：空氣中粉塵濃度超標時，建議佩戴自吸過濾式防塵口罩。緊急事態搶救或撤離時，應該佩戴空氣呼吸器。
眼睛防護： 戴化學安全防護眼鏡。
身體防護：穿防毒物滲透工作服。
手防護：戴乳膠手套。
其它：注意個人清潔衛生。
急救措施
吸入：脫離現場至空氣新鮮處。就醫。
眼接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。
皮膚接觸：脫去污染的衣著，用流動清水沖洗。
食入：飲足量溫水，催吐。就醫。
應急處理
隔離泄漏污染區，限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服。避免揚塵，小心掃起，置於袋中轉移至安全場所。若大量泄漏，用塑膠布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。
儲運事項
儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑等分開存放，切忌混儲。配備相應品種和數量的消防器材。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
起運時包裝要完整，裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。
廢棄處理
處置前應參閱國家和地方有關法規。用安全掩埋法處置。
二硫化鉬的優缺點
1、徹底地消滅了漏油，乾淨利索，大大的促進了文明生產。
2、能節省大量的潤滑油脂。
3、改善運行技術狀況，延長檢修周期，減輕了維修工人的勞動強度，節約勞動力。
4、由於二硫化鉬的摩擦係數低，摩擦設備間產生的摩擦阻力小，可以節約電力消耗，根據兄弟單位的測定可節約電力為12%
5、能減小機械磨損，延長摩擦設備的使用壽命，減少設備零件的損耗，提高設備的出勤率。
6、套用二硫化鉬潤滑，可以解決技術關鍵，提高工作效率和工作精度。
7、二硫化鉬具有填平補齊的作用，可以恢復某些零件的幾何尺寸，延長使用壽命。
8、二硫化鉬具有防潮、防水、防鹼，防酸等特性。
9、套用二硫化鉬的塑膠或粉末來冶煉的成型零件，可以節約大量的有色金屬。
10、某些設備採用二硫化鉬潤滑後，可以取消複雜的供油系統，大大簡化了設備結構，相對提高了現在有效面積的利用率，同時，也將引起設備設計上的重大改革。
11、二硫化鉬也有他的缺點，如導熱性差、摩擦係數還不足夠低、滲透能力不不強（於稀油相比）等，這些缺點正是進一步擴大使用範圍的主要障礙，對比有關工業已開發國家十分重視對固體潤滑劑的研究，也曾專門召開過國際性的潤滑會議，以交流有關情報、探討新工藝技術，美國、日本和西歐一些工業已開發國家近年來大都建立了摩擦，磨損、潤滑中心。摩擦磨損潤滑學已單獨地成一門新興的學科，在國外許多大學裡開設了摩擦磨損潤滑學的課程，而固體潤滑劑也是講授和研究的課題之一，我國亦有專門機構從事研究。固體潤滑存在的缺點是前進中的問題，這些問題對於我們勤勞、勇敢、智慧的中國人民來說，都是可以通過反覆實踐不斷改進創造一一克服的，並能有所前進，有所發明，現代科學技術發展非常迅速，想必更完善的固體潤滑材料即將出現。以實現所有設備的終身潤滑。
綜合以上所述，二硫化鉬固體潤滑基的確是一種符合“多、快、好、省”的新型潤滑材料，應該大力推廣套用。
製備方法
天然法
二硫化鉬具有優異的性能和廣闊的套用前景，所以國內外對納米MoS2製備及套用都進行了大量的研究。
MoS2可以由天然法，即輝鉬精礦提純法製備，該法是將高品質的鉬精礦經過一定的物理和化學作用，除去輝鉬精礦中的酸不溶物、SiO2、Fe、Cu、Ca、Pb 等雜質，再進一步細化，獲得納米 MoS2。美國 Climax 鉬公司就是採用了這種方法生產MoS2。這種方法製成的納米MoS2，能夠保持天然的 MoS2晶形，潤滑性能較好，適合製成潤滑劑。但是，採用天然法生產的納米MoS2純度不高，提純技術還有待於進一步改進。當溫度低於 400 ℃時，在普通大氣下工作時建議用成本較低的MoS2，在 1300 ℃以下都有潤滑能力，建議用成本較低的MoS2。
化學合成法
合成法可生產純度高、雜質少、粒度細的硫化物，而且能製備出符合不同功能需求的硫化物，因此用合成法生產納米硫化物一直倍受關注。目前納米MoS2的製備方法有很多，如四硫代鉬酸銨熱分解法、硫化氫或硫蒸汽還原法、高能球磨法、碳納米管空間限制法、水熱合成法、高能物理手段和化學法結合等等。總體而言，製備方法有兩種，可以直接將鎢源或鉬源與硫源反應得到納米MoS2，或者先將鎢源或鉬源與硫源反應，得到前軀體，再將前軀體通過適當的方法分解或還原成MoS2。
發展
儘管石墨烯有著許多令人眼花繚亂的優點，但它也有缺點，尤其是不能充當半導體——這是微電子的基石。現在，化學家和材料學家正在努力越過石墨烯，尋找其他的材料。他們正在合成其他兩種兼具柔韌性和透明度，而且擁有石墨烯無法企及的電子特性的二維片狀材料，二氧化鉬就是其中一種。
二硫化鉬於2008年合成，是叫作過渡金屬二硫化物材料（TMDs）大家族的成員之一。這個顯得有點“花哨”的名字代表了它們的結構：一個過渡金屬原子（即鉬原子）和一對包括硫元素、硒元素在內的來自元素周期表第16列的原子（該元素家族以氧族元素著稱）。
讓電子製造者驚喜的是，所有TMDs均是半導體。它們和石墨烯的薄度近乎相同（在二硫化鉬中，兩層硫原子把一層鉬原子像“三明治”那樣夾在中間），但是它們卻有其他優點。就二硫化鉬而言，優點之一是電子在平面薄片中的運行速度，即電子遷移率。二硫化鉬的電子遷移速率大約是100cm2/vs（即每平方厘米每伏秒通過100個電子），這遠低於晶體矽的電子遷移速率1400 cm2/vs ，但是比非晶矽和其他超薄半導體的遷移速度更好，科學家正在研究這些材料，使其用於未來電子產品，如柔性顯示屏和其他可以靈活伸展的電子產品。
研究表明，二硫化鉬還極易製作，即便是製作大片的二維材料。這讓工程師能以非常快的速度檢測它們在電子產品中的性能。例如，2011年，由瑞士聯邦理工學院的Andras Kis帶領的研究團隊在《自然—納米技術》發表文章稱，他們用僅有0.65納米厚的二硫化鉬單層薄片製作出首批電晶體。結果證明，那些產品以及隨後的產品比技術更先進的以矽為基礎的同類產品具有其他獨特屬性。
除此之外，二硫化鉬還有其他令人嚮往的特性，即直接帶隙，這一特性使該材料把電子轉變成光子，反之亦然。這個特性也讓二硫化鉬成為光學設備中採用的優質候選對象，這些設備諸如光發射器、雷射、光電探測器，甚至還包括太陽能電池。一些科學家表示，這種材料還具備儲量豐富、價格低廉、無毒性等特點，因此Yi-Hsien Lee認為：“它的前途一片光明。”
然而，Tomanek則認為，二硫化鉬的電子遷移速率仍然不夠高，很難在擁擠的電子市場中具有競爭優勢。其原因是這種材料的結構特徵，電子在其內部移動時，碰到較大的金屬原子後會在其結構內發生彈離，從而降低遷移速度。
但也有科學家表示，這種“絆腳石”將是短暫性的。研究人員正在試圖繞過這些障礙——通過變得略厚一些的多層二硫化鉬薄片，從而給壓縮電子提供選擇路徑使其繞過路障。
