Disolfuro di tungsteno

Il solfuro di tungsteno (IV) è il composto chimico con la formula WS2. Si presenta naturalmente come il raro minerale chiamato tungsteno. Questo materiale è un componente di alcuni catalizzatori utilizzati per l'idrodesolforazione e l'idrodenitrificazione.

WS2 adotta una struttura a strati relativa a MoS2, con atomi di W situati nella sfera di coordinamento prismatica trigonale. Grazie a questa struttura a strati, WS2 forma nanotubi inorganici, che sono stati scoperti su un esempio di WS2 nel 1992.

Proprietà

Bulk WS2 forma cristalli esagonali grigio scuro con una struttura a strati. Come il MoS2 strettamente correlato, esibisce le proprietà di un lubrificante secco. È chimicamente abbastanza inerte ma viene attaccato da una miscela di acidi nitrico e fluoridrico. Se riscaldato in atmosfera contenente ossigeno, WS2 si converte in triossido di tungsteno. Se riscaldato in assenza di ossigeno, WS2 non si scioglie ma si decompone in tungsteno e zolfo, ma solo a 1250 ° C.

Il materiale subisce l'esfoliazione mediante trattamento con vari reagenti come l'acido clorosolfonico.

Sintesi

WS2 è prodotto con diversi metodi. Molti di questi metodi comportano il trattamento degli ossidi con fonti di solfuro o idrosolfuro, forniti come idrogeno solforato o generati in situ. Altre vie comportano la termolisi dei solfuri di tungsteno (VI) (ad es. (R4N) 2WS4) o l'equivalente (ad es. WS3).

applicazioni

WS2 viene utilizzato, insieme ad altri materiali, come catalizzatore per l'idrotrattamento del petrolio greggio.

Ricerca

Come MoS2, Nanostructured WS2 è fortemente studiato per potenziali applicazioni. È stato discusso per lo stoccaggio di idrogeno e litio. È quindi interessante la ricerca di materiale per catodi secondari a batteria al litio a stato solido e altri dispositivi elettrochimici. WS2 catalizza anche l'idrogenazione dell'anidride carbonica:

CO2 + H2 → CO + H2O

nanotubi

Illustrazione della nanostruttura core-shell PbI2 / WS2.

Il disolfuro di tungsteno è il primo materiale che è stato trovato per formare nanotubi inorganici, nel 1992. Questa capacità è correlata alla struttura a strati di WS2 e quantità macroscopiche di WS2 sono state prodotte con i metodi sopra menzionati. I nanotubi WS2 sono stati studiati come agenti di rinforzo per migliorare le proprietà meccaniche dei nanocompositi polimerici. In uno studio, i nanotubi WS2 hanno rinforzato i nanocompositi polimerici biodegradabili di polipropilene fumarato (PPF) hanno mostrato aumenti significativi del modulo di Young, resistenza alla compressione, modulo di flessione e resistenza alla flessione, rispetto ai nanotubi di carbonio a parete singola e multi-parete rinforzati, suggerendo che i nanotubi WS2 potrebbero essere agenti di rinforzo migliori rispetto ai nanotubi di carbonio. L'aggiunta di nanotubi WS2 alla resina epossidica ha migliorato l'adesione, la resistenza alla frattura e la velocità di rilascio dell'energia di deformazione. L'usura della resina epossidica rinforzata con nanotubi è inferiore a quella della resina epossidica pura. I nanotubi WS2 sono stati incorporati in una matrice di nanofibra di poli (metilmetacrilato) (PMMA) tramite elettrospinning. I nanotubi erano ben dispersi e allineati lungo l'asse della fibra. La maggiore rigidità e tenacità delle maglie in fibra di PMMA mediante aggiunta di nanotubi inorganici può avere potenziali usi come materiali che assorbono l'impatto, ad es. per giubbotti balistici.

I nanotubi WS2 sono cavi e possono essere riempiti con un altro materiale, per conservarlo o guidarlo nella posizione desiderata o per generare nuove proprietà nel materiale di riempimento che è confinato in un diametro di scala nanometrica. A questo scopo, sono stati realizzati ibridi di nanotubi inorganici riempiendo i nanotubi WS2 con piombo fuso, antimonio o sale di ioduro di bithmuth mediante un processo di bagnatura capillare, risultando in PbI2 @ WS2, SbI3 @ WS2 o BiI3 @ WS2 core-shell nanotubi.

Nanosheets

WS2 può anche esistere sotto forma di fogli atomicamente sottili. Tali materiali presentano fotoluminescenza a temperatura ambiente nel limite monostrato