Wolframsulfid

Wolfram (IV) sulfid ist die chemische Verbindung mit der Formel WS2. Es kommt natürlich als das seltene Mineral Wolframit vor. Dieses Material ist Bestandteil bestimmter Katalysatoren, die zur Hydrodesulfurierung und Hydrodenitrifikation verwendet werden.

WS2 nimmt eine mit MoS2 verwandte Schichtstruktur an, wobei sich W-Atome in einer trigonalen prismatischen Koordinationssphäre befinden. Aufgrund dieser Schichtstruktur bildet WS2 anorganische Nanoröhren, die 1992 an einem Beispiel von WS2 entdeckt wurden.

Eigenschaften

Bulk WS2 bildet dunkelgraue hexagonale Kristalle mit einer Schichtstruktur. Wie das eng verwandte MoS2 weist es Eigenschaften eines Trockenschmiermittels auf. Es ist chemisch ziemlich inert, wird jedoch von einer Mischung aus Salpetersäure und Flusssäure angegriffen. Beim Erhitzen in sauerstoffhaltiger Atmosphäre wird WS2 in Wolframtrioxid umgewandelt. Bei Erhitzung in Abwesenheit von Sauerstoff schmilzt WS2 nicht, sondern zerfällt zu Wolfram und Schwefel, sondern nur bei 1250 ° C.

Das Material wird durch Behandlung mit verschiedenen Reagenzien wie Chlorsulfonsäure abgeblättert.

Synthese

WS2 wird auf verschiedene Weise erzeugt. Viele dieser Verfahren umfassen die Behandlung von Oxiden mit Sulfid- oder Hydrosulfidquellen, die als Schwefelwasserstoff bereitgestellt oder in situ erzeugt werden. Andere Wege beinhalten die Thermolyse von Wolfram (VI) sulfiden (z. B. (R4N) 2WS4) oder des Äquivalents (z. B. WS3).

Anwendungen

WS2 wird in Verbindung mit anderen Materialien als Katalysator für die Hydrotreating von Rohöl verwendet.

Forschung

Wie MoS2 wird Nanostructured WS2 für mögliche Anwendungen intensiv untersucht. Es wurde für die Speicherung von Wasserstoff und Lithium diskutiert. Als solches ist es von Interesse, Material für sekundäre Lithiumbatteriekathoden und andere elektrochemische Vorrichtungen zu erforschen. WS2 katalysiert auch die Hydrierung von Kohlendioxid:

CO2 + H2 → CO + H2O

Nanotubes

Abbildung einer PbI2 / WS2-Kern-Schale-Nanostruktur.

Wolframdisulfid ist das erste Material, das 1992 anorganische Nanoröhren bildete. Diese Fähigkeit hängt mit der Schichtstruktur von WS2 zusammen, und mit den oben genannten Verfahren wurden makroskopische Mengen von WS2 erzeugt. WS2-Nanoröhren wurden als Verstärkungsmittel untersucht, um die mechanischen Eigenschaften polymerer Nanokomposite zu verbessern. In einer Studie zeigten mit WS2-Nanoröhren verstärkte, biologisch abbaubare polymere Nanokomposite aus Polypropylenfumarat (PPF) im Vergleich zu ein- und mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren verstärkte PPF-Nanokomposite einen signifikanten Anstieg des Elastizitätsmoduls, der Druckfestigkeit, des Biegemoduls und der Biegezugfestigkeit dass WS2-Nanoröhren bessere Verstärkungsmittel als Kohlenstoffnanoröhren sein können. Die Zugabe von WS2-Nanoröhren zu Epoxidharz verbesserte die Adhäsion, die Bruchzähigkeit und die Freisetzungsgeschwindigkeit der Verformungsenergie. Der Verschleiß des mit Nanoröhren verstärkten Epoxids ist geringer als das von reinem Epoxid. WS2-Nanoröhren wurden durch Elektrospinnen in eine Poly (methylmethacrylat) (PMMA) -Nanofasermatrix eingebettet. Die Nanoröhren waren gut verteilt und entlang der Faserachse ausgerichtet. Die erhöhte Steifigkeit und Zähigkeit von PMMA-Fasernetzen durch Zugabe anorganischer Nanoröhren kann potenziell als stoßabsorbierende Materialien verwendet werden, z. für ballistische Westen.

WS2-Nanoröhren sind hohl und können mit einem anderen Material gefüllt werden, um es an einem gewünschten Ort zu erhalten oder an einen gewünschten Ort zu führen, oder um neue Eigenschaften in dem Füllstoffmaterial zu erzeugen, das auf einen Durchmesser im Nanometerbereich beschränkt ist. Zu diesem Zweck wurden anorganische Nanoröhrchen-Hybride hergestellt, indem WS2-Nanoröhrchen mit einem geschmolzenen Blei-, Antimon- oder Bithmuthiodid-Salz durch ein Kapillarbenetzungsverfahren gefüllt wurden, was zu PbI2 @ WS2, SbI3 @ WS2 oder BiI3 @ WS2 Core-Shell-Nanoröhren führte

Nanoblätter

WS2 kann auch in Form von atomar dünnen Blechen vorliegen. Solche Materialien zeigen eine Photolumineszenz bei Raumtemperatur in der Monolayer-Grenze