二硫化钼
编辑二硫化钼(或钼)是由钼和硫组成的无机化合物。 其化学式为MoS2.
该化合物被归类为过渡金属二硫化物。 它是一种银黑色固体,以辉钼矿(钼的主要矿石)形式出现。 MoS2 相对不活跃。 它不受稀酸和氧气的影响。 在外观和手感上,二硫化钼与石墨相似。 由于其低摩擦和坚固性,它被广泛用作干式润滑剂。 块状 MoS2 是一种类似于硅的抗磁性间接带隙半导体,带隙为 1.23 eV。 单层片作为完美的镜子,反射 xxx 的入射光子。
制作
编辑MoS2 以辉钼矿(一种结晶矿物)或黄铁矿(一种罕见的低温形式的辉钼矿)的形式自然存在。 辉钼矿经浮选处理得到相对纯的 MoS2。 主要污染物是碳。 MoS22 也是通过用硫化氢或元素硫对几乎所有钼化合物进行热处理而产生的,并且可以通过复分解反应产生 来自五氯化钼。
结构和物理性质
编辑晶相
所有形式的 MoS2 都具有层状结构,其中钼原子平面夹在硫化物离子平面之间。 这三层形成单层 MoS2。 大块 MoS2 由堆叠的单层组成,它们通过弱范德华相互作用结合在一起。
晶体 MoS2 是自然界中发现的xxx TMD。 它以 2H-MoS2 和 3R-MoS2 两相之一存在,其中 H 和 R 分别表示六方和菱面体对称性。 在这两种结构中,每个钼原子都存在于三棱柱配位球的中心,并与六个硫化物离子共价键合。 每个硫原子具有金字塔配位并与三个钼原子键合。 2H 相和 3R 相都是半导体相。
第三种称为 1T-MoS2 的亚稳态晶相是通过在 2H-MoS2 中插入碱金属而发现的。 该相具有四方对称性并且是金属的。 1T 相可以通过掺杂铼等电子供体来稳定,或者通过微波辐射转换回 2H 相。 2H/1T 相变可以通过引入 S 空位来控制。
同素异形体
由 MoS2 组成的类纳米管和类巴基球分子是已知的。
剥离的二硫化钼
虽然已知 2H 相中的块状 MoS2 是间接带隙半导体,但单层 MoS2 具有直接带隙。 MoS2 的层依赖性光电特性促进了对基于二维 MoS2 的器件的大量研究。 2D MoS2 可以通过剥离大块晶体来生产单层或几层薄片,通过干燥的微机械工艺或通过溶液处理。
微机械剥离,在实用上也称为透明胶带剥离,涉及使用粘合剂材料通过克服范德华力反复剥离层状晶体。 然后可以将晶体薄片从粘合剂膜转移到基材上。 Konstantin Novoselov 和 Andre Geim 首先使用这种简便的方法从石墨晶体中获取石墨烯。 然而,它不能用于均匀的一维层,因为 MoS2 对基板(Si、玻璃或石英)的附着力较弱。 上述方案仅适用于石墨烯。 虽然透明胶带通常用作胶带,但如果重要的是避免残留粘合剂污染薄片,PDMS 邮票也可以令人满意地切割 MoS2。
液相剥离也可用于在溶液中生产单层至多层 MoS2。
机械性能
由于其层状结构和低摩擦系数,MoS2 非常适合用作润滑材料。 当向材料施加剪切应力时,层间滑动会耗散能量。 已经进行了大量工作来表征 MoS2 在各种气氛中的摩擦系数和剪切强度。 MoS2 的剪切强度随着摩擦系数的增加而增加。 这种特性称为超润滑性。
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