二硫化钼的结构与应用
二硫化钼基本知识
接使用。
2. 由于二硫化钼的比重为矿油的 5 倍左右，目前还没
有足够的方法，克服沉淀，虽然加了添加剂，但只能维持一
定时间，故在使用二硫化钼前必须充分的搅拌均匀。
3. 由于二硫化钼沉淀问题尚未解决，故二硫化钼不适
合在就经过滤的设备和侵润滑的设备及油眼很细的管路里使
用，以免堵塞油眼影响润滑油畅通而造成设备事故，二硫化
8. 二硫化钼导电磁性：二硫化钼在常态下为不良导体和非磁 性材料。
9. 二硫化钼抗水性：二硫化钼随着水分的增加其磨擦系数会 增高，因此要求二硫化钼相对湿度小于 15%较佳，但当二硫化钼 中含水 50%以后，其磨擦系数甚至比纯二硫化钼还低。
10. 二硫化钼抗辐射性：将二硫化钼分散于无机粘合剂，二硫 化钼形成的抗辐射的固体润滑膜，二硫化钼能在-180°~649℃的 温度范围内使用，这对于要求相当高的辐射强的外层空间来说， 采用抗辐射性二硫化钼润滑剂有重大意义。
二 硫化钼蜡笔 二硫化钼以硬脂酸、石蜡和 1 号二硫化钼粉配制而成，二硫
化钼适用在刃具上进行干油润滑，二硫化钼可以延长刃具使用寿 命，提高加工件的光洁度，尤其在教工韧硬合金材料时，使用效 果较为显著在抛光带上涂上本品光洁度可比原来提高 1~2 级，同 时二硫化钼可以缩短抛光时间。
二硫化钼使用方法：使用二硫化钼先将加工件及加工所用的 刀具都装好在加工设备上，将刀具对加工件稍微操作几转，使刀 具头达到近 80℃是然后将二硫化钼在刀具头抹几下，头部有一 层灰色的二硫化钼时，即可进行正常的削及钻孔（不需要抹得太 多），在操作一定时间后，二硫化钼已磨掉时，可重复在抹二硫 化钼。
（即用 75~20 倍的原用机油稀释，锭子油剂可用 25 倍的锭子油
稀释）然后搅拌均匀后用，二硫化钼可提高润滑油的抗压性能，
mos2 p 型半导体
mos2 p 型半导体
二硫化钼（MoS2）是一种特殊的材料，具有独特的物理和化学性质。
在单层或少层情况下，MoS2可以表现出二维材料的特点，并表现出半导体的性质。
在单层MoS2中，硫原子形成一个紧密排列的晶格结构，而钼原子则位于晶格结构的中心。
这种结构使得MoS2具有带隙，因此它可以表现出典型的半导体行为。
在单层MoS2中，带隙大小约为1.8-1.9电子伏特（eV），这意味着它在光电器件和电子器件中可能具有重要的应用前景。
对于p型半导体，当掺入适量的杂质时，可以增加空穴（正电荷载流子）的浓度。
在MoS2中实现p型半导体行为的方法之一是通过掺杂。
例如，通过引入杂质如铜（Cu）、银（Ag）或其他能够提供正电荷的元素，可以将MoS2转变为p型半导体。
这样，MoS2就可以与n型半导体（如二硒化钼n型半导体）结合，形成pn结构，用于构建各种电子器件，如二极管、晶体管等。
实现MoS2的p型半导体行为仍然是一个活跃的研究领域，研究人员正在探索不同的掺杂方法和调控技术。
这有助于进一步理解MoS2的半导体特性，并拓展其在新型电子器件和光电器件中的潜在应用。
二硫化钼吸光率
二硫化钼吸光率
一、什么是二硫化钼？
二硫化钼（MoS2）是一种黑色固体，具有层状结构。
它是一种重要的无机材料，广泛应用于润滑剂、电子器件、催化剂等领域。
二、什么是吸光度？
吸光度（Absorbance）是指样品对某一波长的光线吸收的程度。
它与物质浓度成正比，可以用于测定溶液中某种物质的浓度。
三、二硫化钼的吸光率
二硫化钼在紫外-可见光谱范围内具有较高的吸收能力。
其最大吸收峰位于约 280 nm 处，且在可见光区也有一定程度的吸收。
根据文献报道，MoS2 的最大吸收峰位于 280 nm 左右，在这个波长处的摩尔消光系数为1.4×10^5 M^-1cm^-1。
这意味着，如果将一个摩尔浓度为 1 M 的 MoS2 溶液置于 1 cm 厚的比色皿中，在 280 nm 处通过该溶液时，其吸光度将达到 0.14。
此外，MoS2 在可见光区也有一定程度的吸收。
在 400-500 nm 范围内，MoS2 的吸光率较高，可以达到 0.1 左右。
四、二硫化钼吸光率的应用
二硫化钼的吸光率可以用于测定 MoS2 溶液的浓度，这对于研究MoS2 的合成、性质和应用具有重要意义。
此外，二硫化钼作为一种重要的光学材料，在太阳能电池、激光器等领域也得到了广泛应用。
在这些应用中，MoS2 的吸光率可以用于优化材料结构和性能。
总之，二硫化钼的吸光率是其重要的物理特性之一，在多个领域都具有重要意义。
二硫化钼的三种晶相
二硫化钼的三种晶相
二硫化钼（MoS2）是一种具有多种晶相的材料。
以下是二硫化钼的三种晶相：
1. 单层二硫化钼：单层二硫化钼是指只有一层原子厚度的二硫化钼。
它具有特殊的二维结构，由一个层状的钼原子层和两个硫原子层交替排列而成。
这种晶相具有优异的光电性能和力学性能，被广泛应用于纳米电子学和光电子学领域。
2. 三方二硫化钼：三方二硫化钼是指在晶体结构中，钼原子和硫原子呈现三方对称排列的晶相。
这种晶相具有独特的层状结构，层与层之间通过弱的范德华力相互作用。
三方二硫化钼是二硫化钼最常见的晶相，具有良好的电化学催化性能和摩擦学性质。
3. 正交二硫化钼：正交二硫化钼是指在晶体结构中，钼原子和硫原子呈现正交对称排列的晶相。
这种晶相具有更加紧密的结构，层与层之间的相互作用更强。
正交二硫化钼具有优异的电子输运性能和光学性质，被广泛应用于光电子学和能源领域。
二硫化钼的三种晶相在材料性质和应用方面具有一定的差异，因此在不同领域有着各自的应用潜力和研究价值。
：除了上述三种晶相外，二硫化钼还有其他晶相如四方二硫化钼和六方二硫化钼等。
这些晶相在结构和性质上也有所差异，为研究人员提供了更多的选择和挑战。
近年来，二硫化钼及其不同晶相的研究得到了广泛关注，并在电子学、能源存储、催化剂等领域展示出了巨大的应用潜力。
二硫化钼新型润滑材料基本知识
新型固体润滑材料二硫化钼的基本知识为了积极配合二硫化钼（MoS2）新材料的推广应用，现将其基本如识简要加以介绍。
第一节二硫化钼（MoS2）的物理、化学性能及润滑原理.一、比重及硬度二硫化钼（MoS2）是从辉钼矿中精选并经化学和机械处理而制成的一种呈黑灰色光泽的固体粉末，用手指研磨有油雎滑腻的感觉。
二硫化钼（MoS2）的分子式为MoS2。
二硫化钼（MoS2）的比重为4.8。
(比重= 表示二硫化钼（MoS2）与4℃时同体积水的重扭相比的倍数)二硫化钼（MoS2）的分子量为160.07。
(分子虽：即分子的质量，分子等于组成该分子的各原子量的总和。
由于二硫化钼（MoS2）分子质量很小，故不直接以“克”做为量度的基本单位，而是以氧原子质量的 1/16人。
作为质量单位)二硫化钼（MoS2）的硬废为 1一1.5 (莫氏)。
(莫氏硬度：矿物抵抗外界的刻划、压入研磨的能力称为硬度，共分十度。
其排列次序为：1、滑石，2、石膏，3、方解石，4、萤石，5、磷灰石，6、正长石，7、石英，8、黄玉，9、刚玉，10、金刚石) 二硫化钼（MoS2）的莫氏硬度介于滑石及石膏之间。
二、摩擦系数当一物体在另一物体上滑动时，在沿接触摩按表面产生阻力，此阻力叫做摩擦力。
摩擦力的方向与滑动物体运动时方向相反，摩擦力的大小与垂直于接触面的负荷(即正压力)有关，正压力愈大，摩擦力也愈大，滑动时摩擦力与正压力的比值叫做 (动)摩擦系数，即摩擦系数= 摩擦力/正压力摩擦系数是用来衡量物体接触表面的摩拽力的，摩擦系数在数值上等于单位正压力作用下接触面间的摩擦力。
摩擦系数愈小，使物体滑动所需要的力也就愈小。
二硫化钼（MoS2）的摩擦系数可以在 MM200型磨损试验机上进行测试，遵照毛主席关于“认识从实践始”的教导，我们以BM-3二硫化钼（MoS2）润滑膜为例，在两试块接触点相对滑动速庭：为5.02米/分及95.米/分时，改变不同的负荷，测定了相对应的二硫化钼（MoS2）干膜润滑的摩擦系数 (测试方法详见第二章第七节)，试验数据如下表。
二维二硫化钼(MoS2)及应用
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MoS2
早在1986年，就有人通过插入锂的方法成功剥离出单层二硫化钼。 2007年，世界上第一支纳米二硫化钼晶体管在美国马里兰大学问世，但由于其迁移 率并不理想因而并未引起太多注意。 2011年，Kis教授实验组在上发表了自己利用单层二硫化钼成功制造晶体管的文章， 引起轰动。 2011年11月，该实验组又报道了世界上第一只二硫化钼集成电路的成功研制。他们 将两只二硫化钼晶体管集成在一起，实现了简单的“或非”运算。 2012年，美国的Liu实验组报导了采用原子层沉积工艺制作的场效应晶体管，他们在 Al2O3绝缘衬底上使用23层，总厚度为15nm的二硫化钼纳米片层材料，成功制造出 双栅MOSFET，迁移率达到517cm2/V· s，是最初的纳米二硫化钼晶体管迁移率的10 倍。 同年，日本东京大学的Zhang实验组利用离子液体作为栅极绝缘体，使用纳米二硫 化钼材料成功研制出了双极型晶体管，其空穴和电子导电的开关比均大于102，实现 了较高的空穴迁移率。
二维材料典型 代表：石墨烯
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研究背景
制备石墨烯（graphene）之路
早期美国和日本的科学家试图分别利用硅片以及原子力显微镜的针尖在石 墨的表面摩擦获得单层的石墨烯，但是很可惜没有对产物进行细致的测量。 2005年，美国Kim Philip 等人通过铅笔的石墨笔芯划写表面，也成功地得 到了石墨薄片，但是这些薄片的最低层数只能够达到十层左右这个工作为 单层石墨烯实物的发现提供了一种可能，令人遗憾的是幸运之神并没有眷 顾他们。 利用石墨独特的层内强共价键结合而层间范德瓦尔斯弱相互作用的特点， 人们长期以来一直试图尝试把石墨这种层状材料分解为单个原子层。其中 化学剥离的方法可以将层状材料的各单位原子层有效分离，但是无法从剥 离后的胶状体中提取出孤立的二维晶体；化学剥离石墨的实验结果也表明， 其剥离产物是多个原子层的原子晶体堆垛而成。 英国曼彻斯特大学的K.S. Novoselov和A.K. Geim两位俄裔科学家利用最普 通的胶带在高定向热解石墨上反复剥离，最终首次从石墨中剥离出单个原 子层的基本层结构，即石墨烯。石墨烯的发现立即震撼了凝聚态物理界， 这一突破性进展为类石墨烯二维原子晶体的制备及其新奇量子效应研究开 拓了崭新的领域。
二硫化钼的相对分子质量
二硫化钼的相对分子质量二硫化钼（MoS2）是一种重要的无机化合物，其相对分子质量为160.07 g/mol。
它由一个钼原子和两个硫原子组成，具有独特的结构和性质。
二硫化钼是一种黑色固体，常见的形态有片状、粉末状和纳米线状。
它的片状结构由多层MoS2片堆叠而成，其中每一层由钼原子和硫原子交替排列形成一个二维晶格。
这种结构使得二硫化钼具有层间滑动性，使其成为一种理想的润滑材料。
此外，二硫化钼的纳米线状结构也具有优异的电子传输性能，因此在纳米电子器件中有广泛的应用。
二硫化钼具有许多重要的物理和化学性质。
首先，它是一种具有半导体特性的材料，其导电性能与层数有关。
单层MoS2表现出优异的电子迁移率和光电性能，使其成为二维电子学研究领域的热点。
其次，二硫化钼具有优异的光学性质，在可见光范围内具有较高的吸收率和低的反射率，因此在光学器件中有广泛的应用潜力。
此外，二硫化钼对气体分子具有较高的吸附能力，因此可以用作气体传感器的材料。
二硫化钼还具有优异的力学性能。
由于其层状结构，二硫化钼在垂直于层面方向上具有较高的强度和刚度，但在平行于层面方向上具有较弱的相互作用力，因此易于剥离成单层结构。
这种单层二硫化钼具有非常薄的厚度和较大的比表面积，使其在催化、电化学和传感等领域具有广泛的应用前景。
二硫化钼的制备方法多种多样，包括机械剥离法、化学气相沉积法、溶剂热法等。
其中，机械剥离法是一种简单有效的方法，可以制备出大面积的二硫化钼片。
化学气相沉积法和溶剂热法则适用于制备纳米线状或纳米片状的二硫化钼材料。
二硫化钼作为一种重要的无机化合物，具有独特的结构和性质。
它在润滑、电子学、光学、力学等领域具有广泛的应用潜力。
随着对二硫化钼的深入研究，相信它的应用前景会越来越广阔。
二硫化钼的结构与应用
二硫化钼的结构与应用二硫化钼（MoS2）是一种具有层状结构的化合物，由一层钼原子和两层硫原子构成，其结构类似于石墨。
每一层钼原子形成一个六角晶格，而硫原子则填补在晶格空隙中形成六角形的结构。
多层的二硫化钼叠加在一起形成一种多层结构，称为缕金属硫化钼（layered metal dichalcogenides）。
二硫化钼在物理、化学和材料科学领域具有广泛的应用。
以下是几个主要的方面：1.电子学：二硫化钼是一种具有半导体性质的材料，具有宽带隙和低维特性。
它可以制备成薄膜或纳米片，在光电子器件（如光伏电池和光电导器件）、输运器件（如场效应晶体管）和逻辑电路等方面具有应用潜力。
二硫化钼的电子特性可以通过控制层数和电场进行调节，广泛应用于高性能的电子元件制备。
2.摩擦学：二硫化钼具有优良的摩擦学性能，可以用作润滑剂和固体润滑材料。
其层状结构使得摩擦剧烈运动时能够形成相对面间的滚动，有效减小摩擦系数和磨损。
二硫化钼润滑剂可以应用于高温和高负载情况下的机械部件和金属加工。
3.催化剂：二硫化钼具有优异的催化性能，常用于化学工业中的催化反应。
例如，它可以用作氢化反应的催化剂，用于制备氢气和烃类燃料。
此外，二硫化钼还可以用于氧化反应、电化学反应、光催化反应等领域。
4.电池材料：二硫化钼在锂离子电池和钠离子电池等储能器件中具有潜在的应用。
其层状结构和高比表面积可以增加电极与电解质的接触面积，提高电极容量和循环稳定性。
此外，二硫化钼还可以与其他材料复合，提高电池性能和循环寿命。
5.传感器：二硫化钼可以通过表面修饰和掺杂等方式制备成传感器，用于检测环境中的化学物质和生物分子。
例如，二硫化钼纳米片可以用于制备气体传感器，用于检测有毒气体和燃气泄漏。
此外，二硫化钼还可以用于生物传感和医学诊断，例如，用于检测DNA或蛋白质的存在和浓度。
以上只是二硫化钼在科学研究和工程应用中的一些主要方面，随着研究的深入和技术的发展，二硫化钼的应用领域还将不断扩大。
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• 有文献报道， 已经知道MoS2 有四种结晶形 态。即3H，2H ，2H2和2T型 ，其中只有2H 型的结晶才有 润滑性。
S原子
图5 2H型MoS2结构
Mo原子
组 合 单 元
第一夹芯层
第二夹芯层
第三夹芯层
第四夹芯层
不同尺寸的纳米粒子是多层结构形成的空心 颗粒；多壁纳米管是同轴不同直径的单壁纳 米管套装而成。
图 6 准球型的笼状MoS2纳米粒子
• 2.2 制备
现在国内外出现了很多制备纳米MoS2的方 法，一般可分为化学法、物理法和最近兴 起的单层MoS2重堆积法。
• 2.2.1 化学法
还原法：适宜的还原剂可将Mo6+与Mo5+还 原成Mo4+，通过控制反应条件，生成的 MoS2可达纳米级。 氧化法：MoCl3自身可氧化制备出MoS2，反 应式如下：
• 3.4 同硅相比能耗更低 比硅的能耗更低，由于MoS2存在带隙，可 以用单层辉钼制造间带通道场效应晶体管 ，且在稳定状态下耗能比传统硅晶体管小 10万倍。
IF- MoS2性能
• 传统的层状2H - MoS2用作固体润滑剂或液 体润滑剂的添加剂，有非常好的耐摩擦性 能，非常低的摩擦系数和磨损量。
图2 碳纳米管结构示意图（图片来源 ）
• “如果你错过了石墨烯，就不要再错过辉 钼了!” • 这句话出现在2月25日的中财网的一篇文章 上，反映了辉钼材料在某些方面已经可以 和富勒烯相媲美甚至有超越的迹象。
• 《辉钼有望代替硅成为新一代半导体材料》 这是今年2月2日出现在科技日报上的一篇文 章。 • 文章报道，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL ）纳米电子学与结构（LANES）实验室称 ，用一种名为辉钼的材料制造半导体，或用 来制造更小、能效更高的电子芯片，在下一 代纳米电子设备领域，将比传统的硅材料或 富勒烯更有优势。
• 它是一种二维材料，很容易用在纳米技术 上，在制造微型晶体管、发光二极管（ LEDs）、太阳能电池等方面有很大潜力
• 那辉钼材料具体是哪一种材料呢？ 它就是——
• ——MoS2
• 受C60和碳纳米管的启发，以色列魏兹 曼科学院科学家R.Tenne 领导的研究 小组于1993 年合成了IF-MoS2纳米颗 粒与纳米管。（IF：无机富勒烯）
4 3
MoCl3 2Na2S MoS2 1 Mo 4NaCl 3
• 2.2.2 单层二硫化钼重堆积法 • 重堆积法一般分为三步： MoS2
直接插入法
MoS2-IC
重堆积法
离层
单层[MoS2
]x-
新的 MoS2-IC
3 性能
• MoS2可以被合成多种形式的无机结构，如 纳米粒子、单壁纳米管和多壁纳米管。 • MoS2形成的富勒烯纳米粒子和纳米管因独 特的微观结构，决定了其有许多新奇的够形成富勒烯结构纳米粒子 和纳米管是由于其具有像石墨一样的层状 结构。 • MoS2属于六方晶系，是一种抗磁性且具有 半导体性质的化合物，其Mo-S棱面相当多 ，比表面积大。
Mo原子
S原子
图4 MoS2层的结构示意图
Mo原子
S原子
图4 MoS2层的结构示意图
二硫化钼（MoS2）的结构与应用
——无机材料结构与性能课堂讨论
目 录
• • • • • 1 前言 2 MoS2的结构与制备 3 MoS2的性能 4 MoS2的应用 5 小结
1 前 言
• 1985年，人们首次发现了C60笼型结构，如 图1。
图1 C60笼型结构
• 1991年，日本人宣告了碳纳米管—是一些 石墨层卷曲形成的同心圆柱构成的中空管 状结构—的发现。
• 由于制备的IF-MoS2为类球形纳米颗粒，在 摩擦的过程中作滚动，把滑动摩擦变为滚 动和滑动复合摩擦，从而减小摩损。
图7 MoS2滚动摩擦示意图 图片来自《二硫化钼纳米颗粒的制备与润滑性能研究》
• IF- MoS2比表面积极大，吸附能力更强， 反应活性高，催化性能尤其是催化氢化脱 硫的性能更强，可用来制备特殊催化材料 与贮气材料； • IF-MoS2薄层的能带差接近1.78eV，与光的 能量相匹配，在光电池材料上有良好的应 用前景。
MoS2 层间插入有机基团后，可形成二维 纳米复合物，这些复合物并不是无机物性 质与有机物性质的简单加和，而是表现出 许多奇异的特性。 纳米MoS2的制备同二硫化钼插层化合物与 有机钼化合物的研究相结合将是未来的发 展趋势。
4 应用
• MoS2纳米粒子由于其独特的微观结构决定 了其有许多新奇的性质及广泛的潜在应用 ，其中最引人注目的当属其优异的摩擦性 质。
• 然而，纯2H - MoS2粉在潮湿、含氧的环境 中有较大的摩擦系数和比较短的寿命。
• IF - MoS2纳米粒子具有封闭的球状结构， 不含有悬空键，因此在潮湿的环境中其摩 擦性能优于2H - MoS2粉。 • 最近研究表明 ： IF - MoS2纳米粒子的摩擦 学性能在很大范围内，特别是在高负载情 况下远远优于 2H - MoS2粉。
• 3.1 润滑性 由于MoS2和金属之间附着力很强，可以进 一步通过纳米颗粒的剥片，单分子MoS2纳 米层被转移到金属表面上，缓和磨擦和磨 损。 • 3.2 防腐 MoS2不溶于水，只溶于王水和煮沸的浓硫 酸，因此镀上一层辉钼的不锈钢能很好的 防腐 。
• 3.3 同硅相比体积更小 比硅的体积更小，使得获得同样效果的电 子运动时，MoS2可以比硅薄膜更轻薄；辉 钼单分子层是二维的，而硅是一种三维材 料。 “在一张0.65纳米厚的辉钼薄膜上，电子运 动和在两纳米厚的硅薄膜上一样容易。但 目前不可能把硅薄膜做得像辉钼薄膜那么 薄。”
图8 减磨涂层的应用
• 因为IF- MoS2可以在高真空下继续保持其 优异的摩擦磨损性质。主要应用于不易维 护的设备，如：空间飞行器、卫星及军事 领域。
图9 高精密齿轮箱
图10 Intel公司45纳米硅晶片效果图
图11 非晶硅太阳能电池薄膜
5 小结
• MoS2纳米材料的发现，为钼新材料的开发 和应用研究开辟了新的领域，尤其是独特 的微观结构，决定了许多新奇的性能，从 而产生许多不易预料的潜在用途。 • 中国是钼材料矿产资源丰富的国家，积极 开发这类纳米材料，对于企业提高产品技 术含量，加速产品的升级换代，在未来市 场竞争中立于不败之地具有深远的战略意 义。
图3 辉钼矿石 来自/s/blog_624cd50b0100pit5.html
• • • •
熔点1185℃ 密度4.80g／cm3（14℃） 莫氏硬度1.0～1.5 1370℃开始分解，1600℃分解为金属钼和 硫。 • 315℃在空气中加热时开始被氧化，温度升 高，氧化反应加快。 • MoS2不溶于水，只溶于王水和煮沸的浓硫 酸。