Наиболее дисульфид
| |
 Слева: WS 2 Фильм на сапфире. Справа: темная отшелушиваемая пленка WS 2 плавающая на воде
| |
| Имена | |
|---|---|
| Имена IUPAC
Вольфрамовая сера
К (сульфанилидене) вольфрама | |
| Систематическое имя IUPAC
Dithioxoting | |
| Другие имена
Вольфрамовый (IV) сульфид
Вольфрамовый | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| Чеби | |
| Chemspider | |
| Echa Infocard | 100.032.027 |
| ЕС номер |
|
PubChem CID
|
|
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| WS 2 | |
| Молярная масса | 247.98 g/mol |
| Появление | Синий серый порошок [ 1 ] |
| Плотность | 7,5 г/см 3 , твердый [ 1 ] |
| Точка плавления | 1250 ° C (2280 ° F; 1520 К) разлагается [ 1 ] |
| Слегка растворим | |
| Бэнд -разрыв | ~ 1,35 эВ (оптическая, косвенная, объемная) [ 2 ] [ 3 ] ~ 2,05 эВ (оптический, прямой, монослой) [ 4 ] |
| +5850·10 −6 см 3 /мол [ 5 ] | |
| Структура | |
| Молибденит | |
| Тригональный призматический (w IV ) Пирамидальный (с 2− ) | |
| Связанные соединения | |
Другие анионы
|
Вольфрамовый оксид Вольфрам погрузился Самый дителлурид |
Другие катионы
|
Дисульфид молибдена Дисульфид тантала Дисульфид рениума |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
| |
Дисульфид вольфрама является неорганическим химическим соединением, состоящим из вольфрама и серы с химической формулой WS 2 . Это соединение является частью группы материалов, называемых дихалькогенидами переходных металлов . Это происходит естественным образом как редкий минеральный вольфрамовый вольф . Этот материал является компонентом определенных катализаторов, используемых для гидродсульфуризации и гидроденитрификации .
WS 2 принимает многослойную структуру, похожую, или изотипную с MOS 2 , вместо этого с атомами W, расположенными в тригональной призматической координационной сфере (вместо атомов MO). Благодаря этой слоистой структуре WS 2 образует неглеродные нанотрубки , которые были обнаружены после нагрева тонкого образца WS 2 в 1992 году. [ 6 ]
Структура и физические свойства
[ редактировать ]
Ссып WS 2 образует темно -серые шестиугольные кристаллы с слоистой структурой. Как и тесно связанный MOS 2 , он демонстрирует свойства сухой смазки .
Хотя давно считалось, что WS 2 относительно стабилен в окружающем воздухе, недавние сообщения о окислении окружающего воздуха монослоя WS 2 обнаружили, что это не так. В монослойной форме WS 2 конвертируется довольно быстро (в течение нескольких дней в окружающем свете и атмосфере) в оксид вольфрама посредством реакции фотоокисления, включающей видимые длины волн света, легко поглощаемые монослое WS 2 (<~ 660 нм;>> ~ 1,88 эВ). [ 8 ] В дополнение к свету подходящей длины волны, реакция, вероятно, требует, чтобы как кислород, так и вода продолжались, при этом вода считала катализатором для окисления. Продукты реакции, вероятно, включают различные виды оксида вольфрама и серную кислоту . Окисление других полупроводниковых переходных металлов дихалкогенидов (S-TMD), таких как MOS 2 , также наблюдалось в окружающем свете и атмосферных условиях. [ 9 ]
WS 2 также подвергается атакованию смесью азотной и гидрофторической кислоты . При нагревании в атмосфере, содержащей кислород, WS 2 превращается в триоксид вольфрама . При нагревании в отсутствие кислорода WS 2 не тает, а разлагается на вольфрамовую и серу, но только при 1250 ° C. [ 1 ]
Исторически монослойный WS 2 был выделен с использованием химического отшелушивания посредством интеркаляции с литием из N-бутильного лития (в гексане) с последующим отшелушиванием LI, интеркалированного соединения обработкой обработки ультразвуком в воде. [ 10 ] WS 2 также подвергается отшелушиванию путем обработки различными реагентами, такими как хлорсульфоновая кислота [ 11 ] и галогениды лития. [ 12 ]
Синтез
[ редактировать ]WS 2 производится рядом методов. [ 1 ] [ 13 ] Многие из этих методов включают обработку оксидов источниками сульфида или гидросульфида, поставляемых в виде сероводорода или генерируемого in situ .
Тонкие пленки и монослои
[ редактировать ]Широко используемые методы для роста монослоя WS 2 включают химическое осаждение из пара (CVD), физическое осаждение пара (PVD) или металлическое осаждение пары (MOCVD), хотя большинство современных методов вызывают дефекты вакансии серы в избытке 1 × 10. 13 см −2 . [ 14 ] Другие маршруты влекут за собой термолиз сульфидов вольфрама (VI) (например, (R 4 N) 2 WS 4 ) или эквивалентного (например, WS 3 ). [ 13 ]
Отдельные фильмы WS 2 могут быть сняты следующим образом. WS 2 осаждается на гидрофильном субстрате, такой как сапфир , а затем покрыт полимером, таким как полистирол . После того, как в течение нескольких минут погружая образец в воде, гидрофобная пленка WS 2 спонтанно отрывается. [ 15 ]
Приложения
[ редактировать ]WS 2 используется в сочетании с другими материалами, в качестве катализатора для гидроализации сырой нефти. [ 13 ] В последние годы он также обнаружил, что приложения в качестве насыщенных для пассивных лазеров с заблокированным волокном в режиме, приводящих к производству импульсов Femtosecond.
Пластинчавый дисульфид вольфрама используется в качестве сухой смазки для крепеж, подшипников и плесени, [ 16 ] а также значительное использование в аэрокосмической и военной промышленности. [ 17 ] [ неудачная проверка ] WS 2 может быть нанесен на металлическую поверхность без связующих или отверждения, посредством высокоскоростного удара воздуха . Самый последний официальный стандарт для этого процесса изложен в SAE International Specification AMS2530A. [ 18 ]
Исследовать
[ редактировать ]Как и MOS 2 , наноструктурированный WS 2 активно изучается для потенциальных применений, таких как хранение водорода и лития. [ 11 ] WS 2 также катализирует гидрирование углекислого газа : [ 11 ] [ 19 ] [ 20 ]
- CO 2 + H 2 → CO + H 2 O
Нанотрубки
[ редактировать ]Дисульфид вольфрама является первым материалом, который, как было обнаружено, образует неглеродные нанотрубки , в 1992 году. [ 6 ] Эта способность связана с слоистой структурой WS 2 , и макроскопические количества WS 2 были получены методами, упомянутыми выше. [ 13 ] Нанотрубки WS 2 были исследованы как усиливающие агенты для улучшения механических свойств полимерных нанокомпозитов. In a study, WS 2 nanotubes reinforced biodegradable polymeric nanocomposites of polypropylene fumarate (PPF) showed significant increases in the Young's modulus, compression yield strength, flexural modulus and flexural yield strength, compared to single- and multi-walled carbon nanotubes reinforced PPF nanocomposites, предполагая, что нанотрубки WS 2 могут быть лучшими усиливающими агентами, чем углеродные нанотрубки. [ 21 ] Добавление нанотрубок WS 2 к эпоксидной смоле улучшила адгезию , вязкость перелома и скорость высвобождения энергии деформации. Износ эпоксидной смолы с нанотрубкой ниже, чем у чистой эпоксидной смолы. [ 22 ] WS 2 Нанотрубки были встроены в поли (метилметакрилат) (PMMA) матрица нановолокна через электроспиннинг. Нанотрубки были хорошо рассеяны и выровнены по оси волокна. Улучшенная жесткость и вязкость сетки волокна PMMA с помощью неуглеродистых нанотрубок могут иметь потенциальное использование в качестве поглощающих ударов материалов, например, для баллистических жилетов . [ 23 ] [ 24 ]
Нанотрубки WS 2 являются пустыми и могут быть заполнены другим материалом, чтобы сохранить или направлять его в желаемое место или генерировать новые свойства в материале для наполнителя, который ограничен диаметром нанометра. С этой целью гибриды без углерода были изготовлены путем заполнения нанотрубок WS 2 с помощью расплавленного свинца, сурьмы или йодидной соли висмута процессом смачивания капилляров, что приводит к PBI 2 @WS 2 , SBI 3 @WS 2 или BII 3 @WS 2 Корневые нанотрубки. [ 25 ]
Нанолисты
[ редактировать ]WS 2 также может существовать в виде атомно -тонких листов. [ 26 ] Такие материалы демонстрируют фотолюминесценцию в номере в пределе монослоя. [ 27 ]
Транзисторы
[ редактировать ]Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) исследует использование WS
2 В качестве материала канала в полевых транзисторах . Приблизительно 6-слойный материал создается с использованием химического отложения паров (ССЗ). [ 28 ]
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Иглсон, Мэри (1994). Краткая химия энциклопедии . Уолтер де Грютер. п. 1129. ISBN 978-3-11-011451-5 .
- ^ Кам К.К., Паркинсон Б.А. (февраль 1982 г.). «Подробная фототоковая спектроскопия полупроводниковых групповых переходных металлов дихалкогенидов VIB». Журнал физической химии . 86 (4): 463–467. doi : 10.1021/j100393a010 .
- ^ Баглио Дж.А., Калабрезе Г.С., Камиеницки Е., Кершоу Р., Кубиак С.П., Рикко А.Дж. и др. (Июль 1982). «Характеристика полупроводниковых дисульфидных фотоанодов N-типа в водных и невостовых растворах электролита фотоокисления галогенидов с высокой эффективностью» . J. Electrochem. Соц 129 (7): 1461–1472. Bibcode : 1982jels..129.1461b . doi : 10.1149/1.2124184 .
- ^ Gtiérrez H, Perea-López N, Elóas AL, Berkdemgrit A, Wang B, Lv R, et al. (Ноябрь 2012). «Необыкновенная фотолюминесценция в комнате-температуре в треугольных монослоях WS2» Нано буквы 13 (8): 3447–3 Arxiv : 1208.1 Bibcode : 2013nanol..13.3447g Doi : 10.1021/ nl3 PMID 23194096 S2CID 207597527
- ^ Haynes Wm, ed. (2011). Справочник по химии и физике CRC (92 -е изд.). Boca Raton, FL: CRC Press . п. 4.136. ISBN 1-4398-5511-0 .
- ^ Jump up to: а беременный Tenne R, The Marg, 50, Gonut M, Hodes G (1992). «Полигранные и цилиндрические структуры дисульфида вольфрама». Природа . 360 (6403): 444-446. Bibcode : 1992natur.360..444t . Doi : 10.1038 / 3604444a0 . S2CID 4309310 .
- ^ Сасаки С., Кобаяши Ю., Лю З., Суенага К., Манива Ю., Мияучи Ю. и др. (2016). , легированных NB «Рост и оптические свойства монослоев WS 2 » . Applied Physics Express . 9 (7): 071201. BIBCODE : 2016Apexp ... 9G1201S . doi : 10.7567/apex.9.071201 .
- ^ Kotsakidis JC, Zhang Q, Vazquez de Parga AL, Currie M, Helmerson K, Gaskill DK, et al. (Июль 2019). «Окисление монослоя WS2 в окружающей среде является фотоиндуцированным процессом». Нано буквы . 19 (8): 5205–5215. Arxiv : 1906.00375 . Bibcode : 2019nanol..19.5205K . doi : 10.1021/acs.nanolett.9b01599 . PMID 31287707 . S2CID 173990948 .
- ^ Gao J, Li B, Tan J, Chow P, Lu TM, Koratker N (январь 2016 г.). «Старение дихалькогенидных монослоев переходных металлов». ACS Nano . 10 (2): 2628–2635. doi : 10.1021/acsnano.5b07677 . PMID 26808328 . S2CID 18010466 .
- ^ Джоэнсен П., Фриндт Р.Ф., Моррисон С.Р. (1986). «Однослойный MOS2». Бюллетень исследований материалов . 21 (4): 457–461. doi : 10.1016/0025-5408 (86) 90011-5 .
- ^ Jump up to: а беременный в Bhandavat R, David L, Singh G (2012). «Синтез поверхностных нанолистов WS 2 и производительность в качестве литий-ионных аккумуляторных анодов» . Журнал писем физической химии . 3 (11): 1523–30. doi : 10.1021/jz300480w . PMID 26285632 .
- ^ Ghorai A, Medya A, Maiti R, Ray SK (2016). «Отшелушивание WS2 в полупроводниковой фазе с использованием группы галогенидов лития: новый метод интеркаляции LI». Dalton Transactions . 45 (38): 14979–14987. doi : 10.1039/c6dt02823c . PMID 27560159 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Panigrahi, Pravas Kumar, Pathak, Amita (2008). «Микроволновая синтез нанопроволоков WS 2 через предшественники Tetrathiotungstate» (бесплатно скачать) . Наука Технологический Адвла Матер 9 (4): 045008. Bibcode : 2008 Stadm ... 9d5008p . doi : 10.1088/1468-6996/9/4/045008 . PMC 5099650 . PMID 27878036 .
- ^ Hong J, Hu Z, Percert M, Li K, Lv D, Yang X, et al. (Февраль 2015 г.). «Выполнение атомных дефектов в молибденовых дисульфидных монослоях» . Природная связь . 6 : 6293. Bibcode : 2015natco ... 6.6293H . doi : 10.1038/ncomms7293 . PMC 4346634 . PMID 25695374 .
- ^ Yu Y, Fong PW, Wang S, Surya C (2016). «Изготовление перекрестка WS2/Gan PN с помощью масштабной масштабной передачи WS2 Thin Plam Transfer» . Научные отчеты . 6 : 37833. Bibcode : 2016natsr ... 6378333 . doi : 10.1038/srep37833 . PMC 5126671 . PMID 27897210 .
- ^ Французский LG, изд. (1967). "Дикронит" . Машины . Тол. 73. Machinery Publications Corporation. п. 101.
- ^ «Качество утверждено специальными процессами с помощью специального кода процесса» . BAE Systems. 2020-07-07.
- ^ «AMS2530A: дисульфидное покрытие вольфрама, тонкая смазочная пленка, применение без переплетения» . SAE International . Получено 2020-07-10 .
- ^ Ласснер, Эрик, Шуберт, Вольф-Дитер (1999). Вольфрам: свойства, химия, технология элемента, сплавы и химические соединения . Спрингер. С. 374–. ISBN 978-0-306-45053-2 .
- ^ Инженер, производящий аккумуляторы с многослойными наноматериалами . Science Daily (2013-01-016)
- ^ Lalwani G (сентябрь 2013 г.). «Вольфрамовые дисульфидные нанотрубки, усиленные биоразлагаемыми полимерами для инженерии костной ткани» . Acta Biomaterialia . 9 (9): 8365–8373. doi : 10.1016/j.actbio.2013.05.018 . PMC 3732565 . PMID 23727293 .
- ^ Zohar, E., et al. (2011). «Механические и трибологические свойства эпоксидных нанокомпозитов с WS 2 нанотрубками » . Датчики и преобразователи журнал . 12 (Специальный выпуск): 53–65.
- ^ Reddy, CS, Zak, A., Zussman, E. (2011). «Нанотрубки WS 2 , встроенные в нановолокна PMMA в качестве энергетического поглощающего материала». J. Mater. Химический 21 (40): 16086–16093. doi : 10.1039/c1jm12700d .
- ^ Нано-арма: защита солдат завтрашнего дня . Physorg.com (2005-12-10). Получено на 2016-01-20
- ^ Kreizman R, Enyashin AN, Deepak FL, Albu-Yaron A, Popovitz-Biro R, Seifert G, et al. (2010). «Синтез неорганических нанотрубков ядра». Адвла Функт. Матер 20 (15): 2459–2468. doi : 10.1002/adfm.201000490 . S2CID 136725896 .
- ^ Коулман Дж.Н., Лотя М., О'Нил А., Бергин С.Д., Кинг П.Дж., Хан У. и др. (2011). «Двумерные нанолисты, производимые жидким отшелушиванием слоистых материалов» . Наука . 331 (6017): 568–71. Bibcode : 2011sci ... 331..568c . doi : 10.1126/science.1194975 . HDL : 2262/66458 . PMID 21292974 . S2CID 23576676 .
- ^ Gutiérrez HR, Perea-López N, Elóas AL, Berkdemmit A, Wang B, Lv R, et al. (2013). «Необыкновенная фотолюминесценция в комнате-температуре в треугольных монослоях WS 2 » Нано буквы 13 (8): 3447–5 Arxiv : 1208.1 Bibcode : 2013nanol..13.3447g Doi : 10.1021/ nl3 PMID 23194096 S2CID 207597527
- ^ Cheng CC, Chung Yy, Li Uy, Lin CT, Li CF, Chen JH, et al. (2019). «Первая демонстрация 40-нм длины канала WS2 PFET с использованием селективного роста сердечно-сосудистых заболеваний канала непосредственно на подложке Siox/Si». Симпозиум 2019 года по технологии VLSI . IEEE . с. T244 - T245. doi : 10.23919/vlsit.2019.8776498 . ISBN 978-4-86348-719-2 Полем S2CID 198931613 .
