二硫化钨
编辑二硫化铅是一种无机化合物,由钨和硫组成,化学式为WS2。 这种化合物属于称为过渡金属二硫化物的材料组。 它作为稀有矿物钨矿自然存在。 该材料是用于加氢脱硫和加氢脱氮的某些催化剂的组分。
WS2 采用与 MoS2 相似或同型的层状结构,而不是 W 原子位于三角棱柱配位球(代替 Mo 原子)。
结构和物理性质
编辑块状 WS2 形成具有层状结构的深灰色六方晶体。 与密切相关的 MoS2 一样,它具有干式润滑剂的特性。
尽管长期以来人们认为 WS2 在环境空气中相对稳定,但最近关于单层 WS2 环境空气氧化的报道发现情况并非如此。 在单层形式中,WS2 通过光氧化反应相当迅速地(在环境光和大气中经过几天的时间)转化为氧化钨,该反应涉及单层 WS2 容易吸收的可见光波长(< ~660 nm; > ~1.88 eV)。 除了合适波长的光外,该反应可能还需要氧气和水才能进行,而水被认为是氧化的催化剂。 反应产物可能包括各种氧化钨物质和硫酸。 类似地观察到其他半导体过渡金属二硫化物 (S-TMD)(例如 MoS2)的氧化在环境光和大气条件下发生。
WS2 也会被硝酸和氢氟酸的混合物腐蚀。 当在含氧气氛中加热时,WS2 转化为三氧化钨。 在没有氧气的情况下加热时,WS2 不会熔化而是分解成钨和硫,但只有在 1250 °C 时才会分解。
综合
编辑WS2 由多种方法生成。 许多这些方法涉及用硫化物或氢硫化物源处理氧化物,以硫化氢形式提供或就地产生。
薄膜和单分子层
广泛使用的单层 WS2 生长技术包括化学气相沉积 (CVD)、物理气相沉积 (PVD) 或金属有机化学气相沉积 (MOCVD),尽管目前大多数方法产生的硫空位缺陷超过 1×1013 cm−2 . 其他路线需要热解钨 (VI) 硫化物(例如,(R4N)2WS4)或等效物(例如,WS3)。
独立式 WS2 薄膜可以如下生产。 WS2 沉积在亲水性基材(例如蓝宝石)上,然后涂上聚合物(例如聚苯乙烯)。 将样品浸入水中几分钟后,疏水性 WS2 薄膜会自发剥离。
应用
编辑WS2 与其他材料一起用作原油加氢处理的催化剂。 近年来,它还发现了可饱和的被动锁模光纤激光器的应用,从而产生飞秒脉冲。
研究
编辑与 MoS2 一样,纳米结构 WS2 正在积极研究潜在应用,例如储存氢和锂。 WS2 还催化二氧化碳的氢化:
CO2 + H2 → CO + H2O
纳米管
这种能力与WS2的层状结构有关,通过上述方法已经产生了宏观量的WS2。 WS2 纳米管已被研究作为增强剂来改善聚合物纳米复合材料的机械性能。 在一项研究中,与单壁和多壁碳纳米管增强 PPF 相比,WS2 纳米管增强的可生物降解聚合物纳米复合材料富马酸聚丙烯 (PPF) 的杨氏模量、压缩屈服强度、弯曲模量和弯曲屈服强度显着提高 纳米复合材料,表明 WS2 纳米管可能是比碳纳米管更好的增强剂。 将 WS2 纳米管添加到环氧树脂中可提高附着力、断裂韧性和应变能释放率。
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