二硫化钨与三硫化钨区别

硫化钨(Tungsten sulfid)又称为钨硫化物,是稀有金属钨(W)与非金属硫(S)一起组合成的化合物,因具有良好的热学、力学、化学和电学等性能,而广泛应用于光电、储能、润滑等领域。根据硫原子数或钨化合价的不同,其可以分为二硫化钨和三硫化钨两种,它们在理化性质和生产方式等方面上具有较大的区别。

二硫化钨粉末图片

一、概念方面

二硫化钨是由正四价钨离子(W4+)和负二价硫离子(S2-)组合成的一种钨硫化物,是一种蓝灰色带有金属光泽的细晶或粉末,是一种低维度(二维)过渡金属硫化物半导体材料,英文名为Tungsten disulfide,分子式为WS2,分子量为247.97,CAS号为12138-09-9。在自然界中,它常以辉钨矿的形式的存在。

三硫化钨是由正六价钨离子(W6+)和负二价硫离子(S2-)组合成的一种钨硫化物,是一种棕红(赭)色无定形的粉末,是一种新型的固体润滑添加剂,是一种新型的储能电极材料添加剂,英文名为Tungsten trisulfide,分子式为WS3,分子量为280.11,CAS号为12125-19-8。

二、理化性质方面

二硫化钨粉末熔点约1250℃,密度约7.6g/cm³,不溶于水、无机酸(浓H2SO4、HNO3、氢氟酸和王水除外)、碱性溶液和有机醇液,具有较好的半导体性、优异的润滑抗磨性、良好的热化学稳定性、较佳的储锂性能、优良的抗磁性、较强的氧化性与还原性。注释:王水又称“硝基盐酸”,是由高浓度盐酸和浓硝酸按照3:1的比例配制而成。

三硫化钨粉末微溶于冷水,能溶于热水、碱金属氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钙等)和碱金属碳酸盐,具有比表面积大、润滑抗磨性良好、氧化性强、热稳定性差等特点。强氧化性和弱热稳定性主要表现在:当温度升高到170°C左右时, WS3会分解成为WS2和单质S。

三硫化钨粉末图片

三、生产工艺方面

二硫化钨的生产步骤为:先将钨酸与氨水反应生成钨酸铵,再将钨酸铵与硫化氢气体反应生成四硫代钨酸铵,最后将四硫代钨酸铵进行高温焙烧,即可得到所需要的物质。

三硫化钨的生产步骤为:先向氨水中依次加入适量的三氧化钨(WO3)粉末和硫代乙酰胺(CH3CSNH2)结晶,然后搅拌均匀,均匀后脱气密封,幷冷却至室温,接着真空干燥数个小时,最后在氩气的气氛下保温冷却,即可得到高纯度的WS3。值得一说的是,在氩气中进行保温冷却的主要原因是防止WS3被还原成WS2或金属W。

四、用途方面

二者都可以用作固体润滑剂、石油化工催化剂和锂离子电池负极材料的重要添加剂。另外,二硫化钨还是制作芯片晶体管的重要原材料,能所制造的半导体元件拥有更强的数据处理和储存能力。

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