Molibden disulfid

“Molecule of the Week” layihəsi çərçivəsində Günel Əzimova tərəfindən yazılan məqalə: “Molibden Disulfid”.

Molibden disulfid molibden və kükürddən ibarət olan qeyri-üzvi birləşmədir.

Kimyəvi formulu – MoS₂

Molyar kütləsi – 160,07 q/mol

Rəngi qara, boz, bərk xassəli

Sıxlığı 5,06 q/sm³

Qaynama nöqtəsi 2375 ⁰C

Suda həll olmur. Sulfat turşusu, nitrat turşusunda həll olur.

Birləşmə keçid metal dixalkogenid kimi təsnif olunur. Bu, molibden üçün əsas filiz olan molibdenit mineralı kimi meydana çıxan gümüşü qara rəngli  bərk maddədir. Molibden disulfid nisbətən reaksiyaya girmir və ona durulaşdırılmış turşu, oksigenlə təsir edilmir. Bu birləşmə qrafitə oxşardır. Quru sürtkü kimi istifadə olunur, çünki onun aşağı sürtünmə və möhkəmlilik qabiliyyəti vardır. MoS₂ diamaqnitdir, 1,23 eV diapazonlu, silisiuma bənzər, dolayı diapazonlu yarımkeçiricidir.

Tapılması: MoS₂ təbii olaraq ya molibdenit, kristal mineral, ya da molibdenitin nadir aşağı temperaturlu forması olan xordisit kimi tapılır. Molibdenit filizi nisbətən təmiz MoS₂ almaq üçün flotasiya yolu ilə emal edilir. Əsas çirkləndirici karbondur. MoS₂ faktiki olaraq bütün molibden birləşmələrinin hidrogen sulfidi və ya elementar kükürdlə istilik emalı nəticəsində yaranır və molibden pentaxloriddən metateza reaksiyaları ilə əldə edilə bilər.

Quruluş və fiziki xassələri: Molibden disulfidin bütün formaları laylı quruluşa malikdir və molibden disulfidin bir qatını təşkil edir. Zəif Van-der-Vaals qüvvələri ilə əlaqələnir. Kristallik MoS₂ təbiətdə iki fazanın biri kimi tapılır, 2H-MoS₂ və 3R-MoS₂. Burada H və R heksaqonal və romboedral simmetriyaya malikdir. Bu quruluşların hamısında hər molibden atomu triqonal prizmatik koordinasiya sferasının mərkəzində mövcuddur və 6 sulfid ionları ilə kovalent rabitə ilə əlaqələnir. Hər bir kükürd atomu piramidal koordinasiyaya malikdir və 3 molibden atomu ilə əlaqələnir. Həmçinin 2H- və 3R- fazaları yarımkeçirici xassəyə malikdir. Üçüncü metastabil faza kimi tanınan 1T-MoS₂ birləşməsidir. Qələvi metallarla 2H-MoS₂-nin qarşılıqlı əlaqəsi ilə kəşf olunub. Bu faza tetraqonal simmetriyaya malikdir və metaldır. 1T-fazası renium kimi elektron donorları ilə dopinq vasitəsilə stabilləşdirilə bilər və ya mikrodalğalı şüalanma ilə yenidən 2H-fazasına çevrilə bilər.

Şəkildəyişmələri: Nanoboru və bulkibol kimi tanınan molekulları məlumdur.

Mexaniki xassələri: Molibden disulfid laylı strukturu və aşağı sürtünmə əmsalı sayəsində sürtkü materialı kimi üstünlüklərə malikdir. MoS₂-nin müxtəlif atmosferlərdə sürtünmə əmsalını və kəsmə müqavimətini xarakterizə etmək üçün geniş iş aparılmışdır. MoS₂-nin kəsilmə gücü sürtünmə əmsalı artdıqca artır. Bu xüsusiyyət super yağlama adlanır. Ətraf mühit şəraitində MoS₂ üçün sürtünmə əmsalı 56,0 MPa uyğun olaraq təxmini kəsilmə gücü ilə 0,150 olaraq müəyyən edilmişdir. Kəsmə gücünü ölçməyin birbaşa üsulları dəyərin 25,3 MPa-ya yaxın olduğunu göstərir.

Kimyəvi xassələri: Molibden disulfidi havada sabitdir və yalnız kəskin reagentlər tərəfindən təsirə məruz qalır. Molibden trioksidi əmələ gətirərək qızdırıldıqda oksigenlə reaksiyaya girir:

2 MoS₂ + 7 O₂ → 2 MoO₃+ 4 SO₂

Xlor yüksək temperaturda molibden disulfidə təsir edərək molibden pentaxlorid əmələ gətirir:

2 MoS₂+ 7 Cl₂→ 2 MoCl₅+ 2 S₂Cl₂

Kataliz: MoS₂ neft kimyasında kükürdsüzləşdirmə üçün birgə katalizator kimi istifadə olunur, məsələn, hidrodesulfurizasiya (təbii qazdan və benzin, təyyarə yanacağı, kerosin, dizel və mazut kimi neft emalı məhsullarından kükürdün (S) çıxarılması üçün geniş istifadə olunan katalitik kimyəvi prosesdir). MoS₂ katalizatorlarının effektivliyi  katalizatora  az miqdarda kobalt və ya nikel ilə dopinqlə gücləndirilir. Kataliz kristalitlərin müntəzəm təbəqəşəkilli bölgələrində deyil, bu müstəvilərin kənarında baş verir. MoS₂ üzvi sintez üçün hidrogenləşdirmə katalizatoru kimi də istifadə edilir. MoS₂ nitro birləşmələrinin aminlərə hidrogenləşməsi üçün effektivdir və reduktiv alkilləşmə yolu ilə ikinci dərəcəli aminlərin istehsalı üçün istifadə edilə bilər. Katalizator həmçinin üzvi kükürd birləşmələrinin, aldehidlərin, ketonların, fenolların və karboksilik turşuların müvafiq alkanlara hidrogenolizinə təsir göstərə bilər.

Ədəbiyyat

1. Haynes, William M., ed. (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics(92nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. 4.76
2. Shriver, Duward; Atkins, Peter; Overton, T. L.; Rourke, J. P.; Weller, M. T.; Armstrong, F. A. (17 February 2006). Inorganic Chemistry.
3. Nishimura, Shigeo (2001). Handbook of Heterogeneous Catalytic Hydrogenation for Organic Synthesis(1st ed.). New York: Wiley-Interscience. pp. 43–44 & 240–241.
4. “Superior hydrogen catalyst just grows that way”(news release). share-ng.sandia.gov. Sandia Labs. Retrieved December 5, 2017. a spray-printing process that uses molybdenum disulfide to create a “flowering” hydrogen catalyst far cheaper than platinum and reasonably close in efficiency.
5. Wang, Q. H.; Kalantar-Zadeh, K.; Kis, A.; Coleman, J. N.; Strano, M. S. (2012). “Electronics and optoelectronics of two-dimensional transition metal dichalcogenides”. Nature Nanotechnology. 7(11): 699–712. Bibcode:..7..699W. doi:10.1038/nnano.2012.193
6. Zhu, Wenjuan; Low, Tony; Lee, Yi-Hsien; Wang, Han; Farmer, Damon B.; Kong, Jing; Xia, Fengnian; Avouris, Phaedon (2014). “Electronic transport and device prospects of monolayer molybdenum disulphide grown by chemical vapour deposition”. Nature Communications. 5: 3087. 
7. Hong, Jinhua; Hu, Zhixin; Probert, Matt; Li, Kun; Lv, Danhui; Yang, Xinan; Gu, Lin; Mao, Nannan; Feng, Qingliang; Xie, Liming; Zhang, Jin; Wu, Dianzhong; Zhang, Zhiyong; Jin, Chuanhong; Ji, Wei; Zhang, Xixiang; Yuan, Jun; Zhang, Ze (2015). “Exploring atomic defects in molybdenum disulphide monolayers”. Nature Communications. 6: 6293.
8. Bessonov, A. A.; Kirikova, M. N.; Petukhov, D. I.; Allen, M.; Ryhänen, T.; Bailey, M. J. A. (2014). “Layered memristive and memcapacitive switches for printable electronics”. Nature Materials. 14 (2): 199–204. Bibcode:.14..199B. doi:10.1038/nmat4135
9. Amorim, B.; Cortijo, A.; De Juan, F.; Grushin, A.G.; Guinea, F.; Gutiérrez-Rubio, A.; Ochoa, H.; Parente, V.; Roldán, R.; San-Jose, P.; Schiefele, J.; Sturla, M.; Vozmediano, M.A.H. (2016). “Novel effects of strains in graphene and other two dimensional materials”. Physics Reports. 1503: 1–54.
10. Jiang, Jin-Wu; Park, Harold S.; Rabczuk, Timon (2013-08-12). “Molecular dynamics simulations of single-layer molybdenum disulphide (MoS2): Stillinger-Weber parametrization, mechanical properties, and thermal conductivity”. Journal of Applied Physics. 114 (6): 064307–064307–10.
11. Wikipedia

Share on Facebook

Follow us