二硫化鉬（MoS2）是由天然鉬精礦粉經(jīng)化學(xué)提純后改變分子結(jié)構(gòu)而制成的固體粉劑，被譽(yù)為“高級(jí)固體潤(rùn)滑油王”。二硫化鉬是由三層原子層構(gòu)成，鉬原子層夾在兩層硫原子層之間，形成類似“三明治”結(jié)構(gòu)的特殊層狀形貌，因此具有非常優(yōu)良的各向異性、催化性能以及較低的摩擦系數(shù)。隨著研究的不斷深入，尤其是近些年很多國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)二維二硫化鉬的深入研究，越來越多的性能被逐漸發(fā)現(xiàn)。
二硫化鉬部分性能及應(yīng)用
二硫化鉬是一種奇特的材料，具有0D（粉末狀）、1D（管狀）、2D（層狀）和3D（塊狀）不同的結(jié)構(gòu)，因此表現(xiàn)出特有的性質(zhì)。在鋰離子電池、鈉離子電池和超級(jí)電容器中進(jìn)行交叉對(duì)比，由二維層狀MoS2（2D）制備的正極復(fù)合材料電池?zé)o論是在能量密度方面還是在循環(huán)壽命方面都比另外幾種正極材料電池更加優(yōu)秀。在不同的硫化鉬化合物中，MoS2是最重要的，目前世界各國(guó)都在對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)研究、計(jì)算研究和實(shí)驗(yàn)研究。因?yàn)橥瑫r(shí)具有大尺寸體積特性以及花瓣納米片狀特性所產(chǎn)生的量子限制效應(yīng)，MoS2的多層納米結(jié)構(gòu)在生物和電子學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常重要。目前，有多種方法可制備MoS2納米花，如水/溶劑熱法、溶膠–凝膠法、化學(xué)法、化學(xué)氣相沉積法等。大量研究表明，水熱合成法制備出具有花瓣?duì)钚蚊驳腗oS2納米材料應(yīng)用最為廣泛。
二硫化鉬是一種類石墨烯的二維過渡族金屬硫化物，二硫化鉬晶體是由多個(gè)分子層通過范德華力結(jié)合，層與層之間的距離是0.69nm，單個(gè)分子層由兩層硫原子和一層鉬原子組成，類似“三明治”結(jié)構(gòu)，如圖1（a）所示。MoS2主要存在3 種晶體結(jié)構(gòu)：六方晶相（2H 型和3R 型）和四方晶相（1T 型），如圖1（b）所示。此3 種結(jié)構(gòu)中2H 型的MoS2 結(jié)構(gòu)呈六角對(duì)稱，表現(xiàn)出半導(dǎo)體性質(zhì)；1T 型MoS2結(jié)構(gòu)呈正方形對(duì)稱，表現(xiàn)出金屬特性；3R 型MoS2結(jié)構(gòu)呈棱方對(duì)稱。其中3R 和1T 型MoS2為亞穩(wěn)態(tài)，2H 型MoS2在常溫下比較穩(wěn)定。熱力學(xué)不穩(wěn)定相1T 和3R 型MoS2會(huì)向2H 穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變。
圖 1 二硫化鉬的三維結(jié)構(gòu)（a）和3 種晶體結(jié)構(gòu)（b）
二維層狀二硫化鉬由S–Mo–S原子共價(jià)鍵結(jié)合形成層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間靠較弱的范德華力相連接，因而極易發(fā)生滑移，從而使MoS2有較低的摩擦系數(shù)，被廣泛應(yīng)用于固體潤(rùn)滑領(lǐng)域。黃釗炫等研究了MoS2和石墨對(duì)改善含油軸承的摩擦性能的影響，研究表明MoS2的潤(rùn)滑效果起到了顯著的作用。郭青對(duì)常用二硫化鉬干膜的組份及用途進(jìn)行了歸納，如表1 所示。
結(jié)論及展望
二硫化鉬具有優(yōu)異性能，不僅只用于潤(rùn)滑行業(yè)，在新興產(chǎn)業(yè)中也有廣闊的應(yīng)用前景，研究熱點(diǎn)集中在MoS2的光電性能和催化降解性能，應(yīng)用領(lǐng)域涉及電池行業(yè)、電化學(xué)行業(yè)及生物醫(yī)療行業(yè)。國(guó)內(nèi)外對(duì)二硫化鉬復(fù)合材料、納米材料、二維材料的制備及應(yīng)用都進(jìn)行了大量的研究，尤其是用于生物醫(yī)藥行業(yè)的納米MoS2復(fù)合材料，二維納米MoS2顆粒與生物聚合物可以獲得復(fù)雜的殺菌活性，適用于抗菌應(yīng)用，在生物醫(yī)學(xué)研究方面具有一定的潛力。二硫化鉬在下游產(chǎn)業(yè)如電池行業(yè)、超級(jí)電容器、生物醫(yī)療領(lǐng)域的市場(chǎng)應(yīng)用規(guī)模較大，有很好的發(fā)展前景。作為一類新型材料，MoS2應(yīng)用廣泛，但目前仍處于研究階段，對(duì)MoS2及其復(fù)合材料的制備工藝還需進(jìn)一步改進(jìn)；如何實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)MoS2及其復(fù)合材料應(yīng)用化的問題也亟待解決。