二硫化鉬

二硫化鉬是一種由鉬和硫兩種元素組成的化合物，化學式為MoS₂。這種化合物屬於過渡金屬二硫族化合物，它有銀黑色光澤，在自然界中以輝鉬礦的形式存在，輝鉬礦是最常見的含鉬元素礦石。二硫化鉬晶體通常情況下以粉末形式存在，它不溶於稀酸也不易被氧化。從外表上來看，二硫化鉬和石墨很像，以其低摩擦係數和高堅固性常被用作固體潤滑劑。^[1]塊狀二硫化鉬固體是一種和矽類似的抗磁性間接帶隙半導體，能帶間隙為1.23eV。^[2]結晶粉末。

二硫化鉬
IUPAC名 Molybdenum(IV) disulfide 二硫化鉬(IV)
別名	硫化鉬 輝鉬礦
識別
CAS號	1317-33-5  Y
PubChem	14823
ChemSpider	14138
SMILES	S=[Mo]=S
InChI	1/Mo.2S/rMoS2/c2-1-3
InChIKey	CWQXQMHSOZUFJS-FRBXWHJUAU
ChEBI	30704
RTECS	QA4697000
性質
化學式	MoS2
莫耳質量	160.07 g·mol⁻¹
外觀	灰黑色粉末
密度	5.060 g/cm3
熔點	1185 °C
溶解性（水）	難溶於水
結構
晶體結構	六方，hP6，P63/mmc，No 194
配位幾何	八面體（MoIV） 三角錐（S2−）
危險性
NFPA 704	0 1 0
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

性質

物理性質

結構特點

所有的二硫化鉬晶體都是層狀晶體，兩層硫原子平面之間夾著一層鉬原子平面，這構成了單層二硫化鉬平面，塊狀二硫化鉬是由單層二硫化鉬平面堆疊而成，層間通過范德華力相連。^[3]

二硫化鉬晶體在自然界中有兩種結構，分別屬於六方晶體（2H-MoS₂）和三方晶體（3R-MoS₂）。^[3]另外還有一種亞穩態晶相（1T-MoS₂）屬於四方晶系。

力學性質

由於上述的層狀結構以及低摩擦係數，二硫化鉬是一種很好的潤滑劑材料。當剪應力施加於材料上時，二硫化鉬會通過層間的滑動耗散掉能量。

化學性質

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，但溶於熱硫酸。400 °C緩慢發生氧化，生成三氧化鉬。

2 MoS₂ + 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。

二硫化鉬加熱可以和氯氣反應，生成五氯化鉬：

2 MoS₂ + 7 Cl₂ → 2 MoCl₅ + 2 S₂Cl₂

二硫化鉬和烷基鋰在控制下反應，形成嵌入化合物（夾層化合物）Li_xMoS₂。如果和丁基鋰反應，那麼產物為LiMoS₂。

製備

1. 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。
2. 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。

${\displaystyle {\rm {\ (NH_{4})_{2}MoO_{4}+4H_{2}S\rightarrow (NH_{4})_{2}MoS_{4}+4H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\rm {\ (NH_{4})_{2}MoS_{4}+2HCl\rightarrow MoS_{3}+2NH_{4}Cl+H_{2}S\uparrow }}}$

${\displaystyle {\rm {\ MoS_{3}\rightarrow MoS_{2}+S}}}$

用途

因其內部范氏力較低，二硫化鉬具有良好的潤滑性，抗壓耐磨，可作固體潤滑劑，用於高速、重負荷、高溫、高真空及有化學腐蝕等工作條件運轉的設備。^[1]

參考資料

1. Pradeep L. MenezesPradeep K. RohatgiEmad Omrani (編). Self-Lubricating Composites. 2018: 20 [2021-05-18]. （原始內容存檔於2021-05-18） （英國英語）. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
2. Kobayashi, Katsuyoshi; Yamauchi, Jun. Electronic structure and scanning-tunneling-microscopy image of molybdenum dichalcogenide surfaces. Physical Review B. 1995-06-15, 51 (23): 17085–17095. doi:10.1103/PhysRevB.51.17085.
3. Chui Ying San. Synthesis, characterization and application of molybdenum disulfide nanomaterials (PDF). CityU Theses Online. [2021-05-18]. （原始內容 (PDF)存檔於2021-05-18）. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）