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 左: サファイア上の WS 2フィルム。右: 水に浮かぶ黒く剥離した WS 2フィルム
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| 名前 | |
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| IUPAC名
タングステン硫黄
ビス(スルファニリデン)タングステン | |
| 体系的なIUPAC名
ジチオキソタングステン | |
| その他の名前
硫化タングステン(IV)
タングステンナイト | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.032.027 |
| EC番号 |
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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| WS2 2015/03/13 | |
| モル質量 | 247.98 グラム/モル |
| 外観 | 青灰色の粉末[1] |
| 密度 | 7.5 g/cm 3、固体[1] |
| 融点 | 1,250 °C (2,280 °F; 1,520 K) で分解する[1] |
| わずかに溶ける | |
| バンドギャップ | 約1.35 eV（光学的、間接的、バルク）[2] [3] 約2.05 eV（光学的、直接的、単層）[4] |
磁化率（χ）
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+5850·10 −6 cm 3 /モル[5] |
| 構造 | |
| モリブデナイト | |
| 三角柱状(W IV ) 錐状 (S 2− ) | |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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酸化タングステン(IV) 二セレン 化タングステン 二テルル化タングステン |
その他の陽イオン
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二硫化モリブデン 二硫化タンタル 二硫化レニウム |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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二硫化タングステンは、タングステンと硫黄から構成される無機化合物で、化学式は WS 2です。この化合物は、遷移金属二カルコゲニドと呼ばれる物質群の一部です。天然には希少鉱物のタングステナイトとして存在します。この物質は、水素化脱硫および水素化脱窒素に使用される特定の触媒の成分です。
WS 2 はMoS 2と類似または同型の層状構造をとっていますが、Mo原子の代わりにW原子が三方柱状配位球内に位置しています。この層状構造により、WS 2 は非炭素ナノチューブを形成します。これは1992 年にWS 2の薄いサンプルを加熱した後に発見されました。 [6]
構造と物理的性質
バルク WS 2 は、層状構造を持つ暗い灰色の六方晶を形成します。近縁の MoS 2と同様に、乾式潤滑剤の特性を示します。
WS 2 は大気中で比較的安定していると長い間考えられてきたが、単分子層 WS 2の大気酸化に関する最近の報告ではそうではないことがわかった。単分子層形態では、WS 2 は、単分子層 WS 2によって容易に吸収される可視波長の光(< ~660 nm; > ~1.88 eV)を伴う光酸化反応によって、かなり急速に (大気中および大気中で数日かけて) 酸化タングステンに変換される。 [8]適切な波長の光に加えて、反応を進行させるには酸素と水の両方が必要であり、水は酸化の触媒として作用すると考えられる。反応の生成物には、さまざまな酸化タングステン種と硫酸が含まれる可能性がある。MoS 2などの他の半導体遷移金属ジカルコゲニド (S-TMD) の酸化も、同様に大気中および大気中で起こることが観察されている。[9]
WS 2 は硝酸とフッ化水素酸の混合物によっても腐食される。酸素を含む雰囲気で加熱すると、WS 2 は三酸化タングステンに変化する。酸素のない状態で加熱すると、WS 2 は溶融せず、1250 °C でのみタングステンと硫黄に分解する。[1]
歴史的には、単層WS 2は、n-ブチルリチウム（ヘキサン中）からのリチウムの挿入による化学的剥離、続いて水中での超音波処理によるLi挿入化合物の剥離によって単離された。[10] WS 2は、クロロスルホン酸[11]やリチウムハロゲン化物[12]などのさまざまな試薬による処理によっても剥離される。
合成
WS2は様々な方法で生産されます。[1] [13]これらの方法の多くは、硫化水素として供給されるか、またはその場で生成される硫化物または水硫化物源で酸化物を処理することを伴います。
薄膜と単層
単層WS 2の成長に広く使用されている技術には、化学気相成長法（CVD）、物理気相成長法（PVD）、または金属有機化学気相成長法（MOCVD）がありますが、現在のほとんどの方法では1×10 13 cm −2を超える硫黄空孔欠陥が生成されます。[14]他の方法では、タングステン（VI）硫化物（例：（R 4 N）2 WS 4）または同等物（例：WS 3 ）の熱分解が必要です。[13]
自立型WS 2膜は次のようにして製造できる。WS 2をサファイアなどの親水性基板上に堆積させ、次にポリスチレンなどのポリマーでコーティングする。サンプルを数分間水に浸すと、疎水性のWS 2膜が自然に剥がれる。[15]
アプリケーション
WS 2は他の材料と組み合わせて、原油の水素化処理触媒として使用されます。 [13]近年では、受動モード同期ファイバーレーザーの飽和物質としても応用され、フェムト秒パルスが生成されます。
ラメラ二硫化タングステンは、ファスナー、ベアリング、金型の乾式潤滑剤として使用されているほか、 [16]航空宇宙産業や軍事産業でも重要な用途があります。[17] [検証失敗] WS 2は、高速空気衝突により、バインダーや硬化剤なしで金属表面に塗布できます。このプロセスの最新の公式規格は、SAEインターナショナル仕様AMS2530Aに規定されています。[18]
研究
MoS 2と同様に、ナノ構造WS 2は水素やリチウムの貯蔵などの潜在的な用途について積極的に研究されています。[11] WS 2 は二酸化炭素の水素化を触媒します: [11] [19] [20]
- CO 2 + H 2 → CO + H 2 O
ナノチューブ
二硫化タングステンは、1992年に非カーボンナノチューブを形成することが発見された最初の材料です。 [6]この能力は WS 2の層状構造に関連しており、マクロ的な量の WS 2が上記の方法によって生成されています。[13] WS 2ナノチューブは、ポリマーナノ複合材料の機械的特性を改善するための強化剤として研究されてきました。ある研究では、ポリプロピレンフマレート (PPF) の WS 2ナノチューブ強化生分解性ポリマーナノ複合材料は、単層および多層カーボンナノチューブ強化 PPF ナノ複合材料と比較して、ヤング率、圧縮降伏強度、曲げ弾性率、曲げ降伏強度が大幅に増加したことが示され、WS 2ナノチューブがカーボンナノチューブよりも優れた強化剤である可能性があることが示唆されました。[21] WS 2ナノチューブをエポキシ樹脂に添加すると、接着性、破壊靭性、ひずみエネルギー解放率が向上しました。ナノチューブ強化エポキシの摩耗は、純粋なエポキシよりも低い。[22] WS 2ナノチューブは、電界紡糸によってポリメチルメタクリレート（PMMA）ナノファイバーマトリックスに埋め込まれた。ナノチューブは繊維軸に沿ってよく分散され、整列していた。非カーボンナノチューブの添加によって強化されたPMMA繊維メッシュの剛性と靭性は、例えば防弾チョッキなどの衝撃吸収材料としての潜在的な用途があるかもしれない。[23] [24]
WS 2ナノチューブは中空で、別の材料を充填して保存したり、目的の場所に導いたり、ナノメートルスケールの直径内に閉じ込められた充填材料に新しい特性を生み出したりすることができます。この目的のために、毛細管湿潤プロセスによって溶融鉛、アンチモン、またはヨウ化ビスマス塩を WS 2ナノチューブに充填することで非炭素ナノチューブハイブリッドが作られ、PbI 2 @WS 2、SbI 3 @WS 2、または BiI 3 @WS 2コアシェルナノチューブが得られました。[25]
ナノシート
WS 2は原子レベルの薄さのシート状でも存在することができる。[26]このような材料は単層限界において室温で光ルミネセンスを示す。[27]
トランジスタ
台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・カンパニー（TSMC）はWSの使用を検討している。
2電界効果トランジスタのチャネル材料として。約6層の厚さの材料は化学蒸着法（CVD）を使用して生成される。[28]
参考文献
ウィキメディア・コモンズには、二硫化タングステンに関連するメディアがあります。
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