sulfuro de tungsteno

El sulfuro de tungsteno (IV) es el compuesto químico con la fórmula WS2. Se produce naturalmente como el mineral raro llamado tungsteno. Este material es un componente de ciertos catalizadores utilizados para la hidrodesulfuración y la hidrodenitrificación.

WS2 adopta una estructura en capas relacionada con MoS2, con átomos de W situados en la esfera de coordinación prismática trigonal. Debido a esta estructura en capas, WS2 forma nanotubos inorgánicos, que se descubrieron en un ejemplo de WS2 en 1992.

Propiedades

Bulk WS2 forma cristales hexagonales de color gris oscuro con una estructura en capas. Al igual que el MoS2 estrechamente relacionado, exhibe las propiedades de un lubricante seco. Es químicamente bastante inerte, pero es atacado por una mezcla de ácidos nítrico e fluorhídrico. Cuando se calienta en una atmósfera que contiene oxígeno, WS2 se convierte en trióxido de tungsteno. Cuando se calienta en ausencia de oxígeno, WS2 no se funde sino que se descompone en tungsteno y azufre, pero solo a 1250 ° C.

El material se exfolia por tratamiento con varios reactivos como el ácido clorosulfónico.

Síntesis

WS2 es producido por varios métodos. Muchos de estos métodos implican tratar los óxidos con fuentes de sulfuro o hidrosulfuro, suministrados como sulfuro de hidrógeno o generados in situ. Otras rutas implican la termólisis de los sulfuros de tungsteno (VI) (por ejemplo, (R4N) 2WS4) o su equivalente (por ejemplo, WS3).

Aplicaciones

WS2 se utiliza, junto con otros materiales, como catalizador para el hidrotratamiento del petróleo crudo.

Investigación

Al igual que MoS2, el WS2 nanoestructurado está muy estudiado para aplicaciones potenciales. Se ha discutido para el almacenamiento de hidrógeno y litio. Como tal, es de interés investigar el material para cátodos de batería de litio secundarios de estado sólido y otros dispositivos electroquímicos. WS2 también cataliza la hidrogenación de dióxido de carbono:

CO2 + H2 → CO + H2O

Nanotubos

Ilustración de la nanoestructura de núcleo-shell PbI2 / WS2.

El disulfuro de tungsteno es el primer material que se descubrió que forma nanotubos inorgánicos, en 1992. Esta capacidad está relacionada con la estructura en capas de WS2, y las cantidades macroscópicas de WS2 se han producido mediante los métodos mencionados anteriormente. Los nanotubos WS2 se han investigado como agentes de refuerzo para mejorar las propiedades mecánicas de los nanocompuestos poliméricos. En un estudio, los nanotubos WS2 reforzados nanocompuestos poliméricos biodegradables de fumarato de polipropileno (PPF) mostraron aumentos significativos en el módulo de Young, la resistencia a la compresión, el módulo de flexión y la resistencia a la flexión, en comparación con los nanotubos de carbono de pared simple y múltiple, lo que sugiere que los nanotubos WS2 pueden ser mejores agentes de refuerzo que los nanotubos de carbono. La adición de nanotubos WS2 a la resina epoxi mejoró la adherencia, la tenacidad a la fractura y la tasa de liberación de energía de la tensión. El desgaste del epoxi reforzado con nanotubos es menor que el del epoxi puro. Los nanotubos WS2 se incluyeron en una matriz de nanofibras de poli (metacrilato de metilo) (PMMA) mediante electrospinning. Los nanotubos estaban bien dispersos y alineados a lo largo del eje de la fibra. La rigidez y la resistencia mejoradas de las mallas de fibra de PMMA mediante la adición de nanotubos inorgánicos pueden tener usos potenciales como materiales que absorben el impacto, p. Ej. para chalecos balísticos.

Los nanotubos WS2 son huecos y se pueden rellenar con otro material, para conservarlo o guiarlo a una ubicación deseada, o para generar nuevas propiedades en el material de relleno que está confinado dentro de un diámetro de escala nanométrica. Para este objetivo, se crearon híbridos de nanotubos inorgánicos rellenando los nanotubos WS2 con plomo fundido, antimonio o sal de yoduro de bithmuth mediante un proceso de humectación capilar, lo que dio como resultado nanotubos PbI2 @ WS2, SbI3 @ WS2 o BiI3 @ WS2

Nanosheets

WS2 también puede existir en forma de hojas delgadas atómicamente. Dichos materiales exhiben fotoluminiscencia a temperatura ambiente en el límite de la monocapa.