تنگستن دی سولفید : خواص، روش سنتز، کاربردها

 

تنگستن دی سولفید یک ترکیب شیمیایی معدنی به شکل پودر خاکستری رنگ می باشد که از تنگستن و گوگرد تشکیل شده است. این ترکیب در بخشی از گروه مواد فلزی انتقالی dichalcogenides قرار می گیرد.

 

این ماده به طور طبیعی به عنوان ماده معدنی نادر تنگستنیت یافت می شود و جزء کاتالیزورهای خاص است که برای هیدرات سولفورزدایی و هیدروژنیتریفیکاسیون استفاده می شود و به دلیل داشتن ساختار لایه ای، نانولوله های معدنی را تشکیل می دهد که پس از گرم کردن نمونه نازک WS۲ در سال ۱۹۹۲ کشف شده است.

 

خواص و مشخصات شناسایی تنگستن دی سولفید

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                 پودر خاکستری رنگ فرمول شیمیایی                                                                       WS۲
دانسیته                                                                       (g/cm۳)۷.۵ وزن مولکولی                                                       (g/mol) 247.98
نقطه ذوب (تخریب ساختار)                                            (۰C)1250 شماره (CAS No)                                                       ۱۲۱۳۸-۰۹-۹
حلالیت در آب                                                           کمی محلول ساختار کریستالی                                                    مولیبدنیت

 

اگرچه مدت ها تصور می شد که این ترکیب در هوای محیط نسبتاً پایدار است، اما گزارش های اخیر در مورد اکسید شدن تک لایه این ماده در هوای محیط نشان داده است که چنین نیست!

 

این ترکیب شیمیایی همچنین توسط مخلوطی از اسید نیتریک و هیدروفلوریک مورد واکنش قرار می گیرد و هنگامی که در جو حاوی اکسیژن گرم می شود، به تری اکسید تنگستن تبدیل می شود. این ماده در صورت گرم نبودن اکسیژن، ذوب نمی شود بلکه به تنگستن و گوگرد تجزیه می شود.

 

سنتز دی سولفید تنگستن

 

سنتز دی سولفید تنگستن

 

این ماده با روش های مختلفی تولید می شود که بسیاری از آنها شامل تصفیه اکسیدها با منابع سولفید یا هیدروسولفید است که به صورت سولفید هیدروژن یا درجا تولید می شود.

 

تکنیک های گسترده ای که برای رشد تک لایه تنگستن دی سولفید استفاده می شود شامل رسوب بخار شیمیایی (CVD)، رسوب بخار فیزیکی (PVD) یا رسوب بخار شیمیایی آلی فلزی (MOCVD) است.

 

لایه های نازک و مستقل این ترکیب را نیز می توان تولید کرد. به این صورت که بر روی یک بستر آب دوست، مانند یاقوت کبود رسوب کند و سپس با پلیمری مانند پلی استایرن پوشانده شود. بعد از چند دقیقه غوطه وری نمونه در آب، فیلم آبگریز دی سولفید تنگستن خود به خود جدا می گردد.

 

کاربردهای تنگستن دی سولفید

 

کاربردهای تنگستن دی سولفید

 

این ترکیب همراه با مواد دیگر، به عنوان کاتالیزور برای تصفیه آبی نفت خام استفاده می شود. دی سولفید تنگستن لاملار به عنوان روان کننده خشک برای اتصال دهنده ها، یاطاقان ها و قالب ها و همچنین به طور قابل توجهی در صنایع هوافضا و نظامی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

نانو ساختار این ماده به طور فعال برای کاربردهای بالقوه مانند ذخیره هیدروژن و لیتیوم مورد مطالعه قرار می گیرد، این ماده همچنین هیدروژناسیون دی اکسید کربن را کاتالیز می کند:

 

CO۲ + H۲ → CO + H۲O

 

تولید نانولوله ها

 

تولید نانولوله ها

 

دی سولفید تنگستن اولین ماده ای است که در سال ۱۹۹۲ برای تشکیل نانولوله های معدنی مورد استفاده قرار گرفته است. این توانایی مربوط به ساختار لایه ای این ماده می باشد. نانولوله های حاصل به عنوان عوامل تقویت کننده برای بهبود خواص مکانیکی نانوکامپوزیت های پلیمری بررسی شده اند.

 

در یک مطالعه، نانولوله های حاصل از این ماده و به کار برده شده در نانوکامپوزیت های پلیمری تخریب پذیر زیست پلیمری پلی پروپیلن فومارات (PPF) افزایش قابل توجهی در مقاومت عملکرد فشاری، مدول خمشی و مقاومت عملکرد خمشی در مقایسه با نانولوله های نانوکامپوزیت های تقویت شده با نانولوله های کربنی تک و چند جداره نشان داده اند.

 

افزودن نانولوله های WS۲ به رزین اپوکسی باعث بهبود چسبندگی، مقاومت در برابر شکست و سرعت آزادسازی انرژی کرنش می شود. سایش اپوکسی تقویت شده با لوله های نانو کمتر از اپوکسی خالص است.

 

نانولوله های تنگستن دی سولفید توخالی هستند و می توانند با ماده دیگری پر شوند، آن را حفظ کرده یا به مکان دلخواه هدایت کنند یا خصوصیات جدیدی را در ماده پرکننده که در یک قطر در مقیاس نانومتر محدود است، تولید کنند.

 

تولید صفحات نانویی

 

دی سولفید تنگستن می تواند به صورت لایه های نازک اتمی نیز وجود داشته باشد، چنین موادی نور لومینسانس دمای اتاق را در حد یک لایه نشان می دهند.شرکت تولید کننده نیمه هادی تایوان (TSMC) در حال استفاده از این ترکیب شیمیایی به عنوان یک ماده کانالی در ترانزیستورهای اثر میدانی می باشد.

 

بر اساس گزارشات استنشاق دی سولفید تنگستن می تواند منجر به تحریک بینی و گلو یا آسیب گذرا یا دائمی به ریه شود. تنگستن دی سولفید ممکن است به دلیل ساینده بودن پودر باعث تحریک پوست و چشم گردد.