美國化學會本週分子檔案：二硫化鉬，潤滑劑，超導體，還有什麼？

美國化學會本週分子檔案介紹了二硫化鉬。化學黨一起來了解一下！

二硫化鉬的結構

二硫化鉬［硫化鉬（IV），MoS2 ］是天然存在於礦物輝鉬礦中的無機化合物。其晶體具有類似於石墨的六邊形分層結構（如下圖所示）。

1957年，密歇根州現已解散的Climax鉬公司（安娜堡）的Ronald E。 Bell和Robert E。 Herfert製備了當時新的MoS 2 菱面體結晶形式。隨後在自然界中發現了菱面體晶體。

二硫化鉬化學式

二硫化鉬作為潤滑劑

像大多數礦物鹽一樣，MoS 2具有很高的熔點，但是在相對較低的450C處開始昇華。該性質對於純化化合物是有用的。由於其分層結構，六角形的MoS 2就像石墨一樣，是一種出色的“幹”潤滑劑。它及其表弟二硫化鎢可以用作機械零件（例如，航空航天業），二衝程發動機（用於摩托車的型別）和槍管中的表面塗層（以減少子彈與彈藥之間的摩擦）。

與石墨不同，MoS2的潤滑效能不依賴於吸附的水或其他蒸氣。它在氧化環境中的最高溫度為350C，在非氧化環境中的最高溫度為1100C。它的穩定性使其可用於油脂不實用的高溫應用。

據瞭解，二硫化鉬粉末是世界上公認最好的固體金屬潤滑劑，但在潤滑油的應用上，由於鉬只溶於王水和沸騰的濃硫酸，且鉬顆粒物理直徑大，會在機油中形成沉澱分層，無法與機油均勻融合，只能將其新增在潤滑脂中，這使得二硫化鉬潤滑油的製造是一個世界性難題，目前只有德國和美國少數公司掌握該技術。中國在此領域也有建樹。

科技工作者研究現場

二硫化鉬作為超導體

MoS2除了具有潤滑性外，還是一種半導體。還已知當摻雜有靜電場時，它和其他半導體過渡金屬硫族化物在其表面成為超導體。

直到2018年，超導的機制才是不確定的，當時劍橋大學（英國）的安德里亞·C·法拉利（Andrea C。Ferrari）及其同事以及都靈理工學院（義大利）報道了多谷費米表面與 MoS2中的超導狀態有關。作者相信這種費米表面拓撲將作為尋求新超導體的指南。

超導磁體測試車間

我國在二硫化鉬應用方面世界領先

中國二硫化鉬固體潤滑劑產銷概況。產銷情況據調查，近年來我國高純二硫化鉬產量在200～250噸之間，約佔全國鉬產量的2%，消耗量約在400噸左右。

在能源工程新技術列為國家重點鼓勵發展專案後，早在2015年12月13日，在山東高密孚潤達潤滑油公司，汽車用二硫化鉬奈米合成潤滑油問世。這使中國成為繼德、美之後世界上第三個擁有二硫化鉬奈米合成技術的國家，填補了國內市場空白。

據二硫化鉬奈米合成潤滑油研發人、高密孚潤達潤滑油公司創始人宋立祥介紹，其經過十多年的技術攻關，已經成功將二硫化鉬顆粒粉碎至50-100奈米，能與機油均勻融合，生產出奈米級二硫化鉬合成潤滑油。這使我國成為繼德、美之後世界上第三個擁有該技術的國家，填補了市場空白，可以讓國內各類汽、柴油發動機“在不增加使用成本的條件下用上了強心劑”。

二硫化鉬潤滑油微觀

業內專家分析，二硫化鉬潤滑油和普通潤滑油的區別在於，將發動機的傳統滑動摩擦改為滾動摩擦，大大降低了摩擦損壞。

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