碳化鉬（Molybdenum Carbide），化學式為MoC，分子量為107.95。
具有較高熔點和硬度、良好熱穩定性和機械穩定性和很好抗腐蝕性等特點。
基本介紹
- 中文名：碳化鉬
- 英文名：Molybdenum Carbide
- 化學式：MoC
- 分子量：107.95
- CAS登錄號：12011-97-1
- EINECS登錄號：234-569-3
- 熔點：2692℃
- 水溶性：不溶於水
- 外觀：灰黑色至灰色
- 套用：切割刀具，催化劑等
物化性質,生產工藝,套用領域,研究中的問題,計算化學數據,相關拓展,
物化性質
碳化鉬主要催化反應類型：
1、加氫氫解反應；
3、異構化反應；
4、烴類轉化與合成反應；
5、氨合成中的套用。
生產工藝
製備原理：Mo+C→MoC
套用領域
從全球的消費結構看，鉬確實稱得上是鐵的同盟軍。西方已開發國家對鉬的需求80%源於鋼鐵，不鏽鋼吸納30%的鉬，低合金鋼吸納30%，鑽探刀頭和切削刀具占10%，鑄鋼占10%。另外20%的鉬消費在鉬化學製品、鉬基潤滑劑和石油精煉等方面。頗為典型的美國1998年在鋼鐵生產中鉬的消費比例是75%。
此外以鉬為基的合金在電子、金屬加工及航天工業中也得到日益廣泛的套用。
1．鉬合金
TZM合金具有優異的高強度及綜合性能，是套用最廣泛的鉬合金。美國用TZM合金製作發動機的渦輪盤，其用鉬量占鉬總用量的15%。我國生產包括TZM鉬合金在內的鉬材已不下於22個牌號，20世紀90年代初我國鉬及鉬製品的產量已近200噸。
TZM和TZC鉬合金的高機械性能比純鉬好，廣泛用於製造高工、模具及各種結構件。我國早在20世紀年代即已成功地將它們製成各種無縫鋼管的熱穿孔頂頭。此種用粉冶技術製造的燒結鉬頂頭減少了原料消耗（為鑄態的50%），平均使用壽命提高1.5～2倍。
鉬及鉬合金除具有高強度，良好的導電、導熱和低的熱膨脹係數（與電子管用玻璃相近）外，還擁有較鎢易於加工的優勢，因此用常規加工方法生產的板、帶、箔、管、棒、線和型材等在電子管（柵極和陽極）、電光源（支撐材料）零件，金屬加工工具（壓鑄和擠壓模、鍛模、穿孔頂頭、液態金屬濾篩）及渦輪盤等部件中得到廣泛套用。
2．鋼的合金元素
鉬作為鋼材的盟友，和鎳、鉻一起作為合金元素能夠減少合金鋼在熱處理時經常發生的脆變。在高速鋼中用鉬代替鎢在解決鎢資源不足方面，美國走在了前面。據計算，鉬具有兩倍於鎢的“能力”。這樣一來含鎢18%的鋼可由含鉬9%的鋼代替（同時加入鉻與釩），大大降低了鋼的生產成本。鉬在不鏽鋼內的作用是提高耐蝕性、增加高強度及改善可焊性。可見鉬在鋼鐵工業中有著非同凡響的作用。
3．其他套用
在製造玻璃製品方面鉬的高強度使它成為快速加熱期間最為理想的電極與處理和加工設備。鉬與大多數玻璃組分在化學上是相容的，更不會由於小量鉬溶解在玻璃熔槽內而造成有害的發色效應。作為玻璃熔煉爐中的加熱電極，其壽命可長達3～5年。
4．新興套用
鉬與氧接觸形成的Mo02在800℃升華，冷凝時得到一種黃白色的翳狀物，給發揮鉬在高強度和抗蠕變性能上的優勢造成了嚴重的工程問題。為此採用了有自愈能力的富矽塗層，然而這種塗層抗熱循環效應的能力極差。而以二矽化鉬作基體的複合材料Mo-Si-B的高強度和抗氧化能力很好，但延性差，僅限生產小批量商用產品。為解決延性問題，確定了這種鉬—矽—硼系複合材料的組成範圍，使之除抗氧化性能奇佳外，高機械性能與TZM合金相當。該複合材以Mo5SiB（T2）為基體相，以金屬鉬為第二相。金屬相提高了複合材料的延性，基體相可形成自愈性的氧化皮。製成的同時加入鈦的Mo-6Ti-2.2Si-1.1B複合材料在1370℃下暴露在空氣中2小時，肉眼幾乎看不到變化，較之TZM還要優越。這是鉬基合金一項了不起的成就。
鉬的第二項新成就是作充填藥彈頭的內襯（軍事上叫藥型罩），這種彈頭在軍事和工業套用中可穿透和切削很深的深度。在這類裝置內，內襯周圍的藥以可控的方式起爆，使內襯以一種非常奇特的方式變形。變形使內襯材料產生有極高速度、極大張力的棒狀碎片（噴射器）可深深地穿入靶材或目標。
襯鉬藥藥型罩的開發是一個嶄新的研究領域。傳統彈頭藥型內襯材料是銅，但鉬的聲速為5.12千米/秒（銅為3.94千米/秒）、密度10.2克/厘米3（銅為8.93克/厘米3）。為獲得高速相干噴射，尖頭必須要有高的聲速。使用鉬的藥型設計可使噴射尖頭的速度大於12千米/秒，而使用銅速度尚不足10千米/秒。兩者速度相差20%～25%，其原因就在於高聲速使尖頭的能量增加，從而導致穿透力提高。最新的藥藥型罩以錐形和嗽叭型為好。用鉬代銅將是軍械上的一項重要改革。
鉬的第三項新成就是製造平板型顯示設備。在電子行業，平板型顯示設備仍然使用有源矩陣液晶顯示（LCD）技術。但LCD正與處於不同開發階段的場發射顯示（FED）、電致發光顯示（EL）、電漿顯示面板（PDP）、陰極射線發光顯示（CRT）及真空螢光顯示（VFD））進行著全方位的激烈競爭。在這項顯示工藝中，顯示借兩塊被真空隔離的玻璃薄片實現。背面的玻璃當作陰極，在這片玻璃上以場發射極陣列的形式分布著5億個以上的發射極尖端，發射極間的間隔比電視螢幕上的象素小得多。發射極尖端即由鉬製造，它們在顯示時既可單獨控制亦可分組控制。鑒於它們的視角寬，回響時間快，有寬的度範圍公差，特別是功耗低，與要求清晰、明亮、可移動、耐用的潮流一起，成為發展乎板顯示工藝的主要推動力。顯示市場有高達100億美元以上的市場。平板顯示工藝用電子束蒸發將鉬沉積在發射極尖端上，其用量雖少，但對發展大螢幕、高清晰度電視卻有著不可限量的前程。
研究中的問題
（1）製備方法中的問題
程式升溫的“局部規整反應”是合成高比表面積氮化鉬和碳化鉬的有效方法，利用這種方法成功地合成了粉末狀催化劑和擔載型催化劑。但是合成溫度要求比較高，大規模合成催化劑過程中的傳質、傳熱問題仍然需要探索。氮化鉬和碳化鉬催化劑的結構敏感性，決定了必須合成出結構穩定和活性高的催化劑。雙金屬催化劑的合成問題更需要深入研究。另外，碳化物催化劑的表面積炭堵塞孔道使表面積減小、催化劑活性降低的問題雖早有認識，但仍未解決。同時更簡易的便於工業化規模的製備方法仍需探索。
（2）反應機理的研究問題
對於碳化物的加氫脫氮和脫硫的反應機理研究得較少。對於碳化鉬這類結構敏感的催化材料，理解其表面反應機理是很有必要的，如反應物分子的吸附、活化特性等.對HDS和HDN的研究主要集中於簡單的模型化合物，如噻吩、苯並噻吩、吡啶和喹啉等，有必要利用工業原料(餾分油)來考察它們的催化活性。由此可見，關於催化劑活性和選擇性的研究仍有很大潛力。
（3）助劑的研究問題
鎳、鈷和磷對硫化鉬催化劑的助催化作用是很明顯的。氮化鉬和碳化鉬儘管在電子特性、晶體結構和多孔型微粒晶相特徵等方面明顯不同於硫化鉬，但是人們一直期望鎳、鈷和磷對氮化鉬和碳化鉬有助催化作用。
（4）加氫精制過程中的問題
碳化物和氮化物在熱力學上很容易被硫化，研究發現，當原料中的硫含量高時，表面層氮化鉬會被硫化，催化活性受到影響。
計算化學數據
1、疏水參數計算參考值（XlogP）：無
2、氫鍵供體數量：0
3、氫鍵受體數量：0
4、可旋轉化學鍵數量：0
5、互變異構體數量：無
6、拓撲分子極性表面積：0
7、重原子數量：2
8、表面電荷：0
9、複雜度：0
10、同位素原子數量：0
11、確定原子立構中心數量：0
12、不確定原子立構中心數量：0
13、確定化學鍵立構中心數量：0
14、不確定化學鍵立構中心數量：0
15、共價鍵單元數量：2
鉬