二硫化钼[mù]（英文名：Molybdenum Disulfide），别名硫化钼，是一种化合物， 化学式 为MoS 2 。 二硫化钼在自然界主要以 辉钼矿 的形式存在 ，为铅灰色粉末、无光泽、手指捻磨有 脂肪质 消腻感固体粉末 ， 摩尔质量 为160.1 g/ 摩尔 ，密度为4.7~4.8 g/cm³， 熔点 为2375℃，450℃时升华， 莫氏硬度 为1，二硫化钼易被浓硝酸、浓硫酸、沸腾浓盐酸、纯氧、氟、氯侵蚀，在其他的酸、碱、药品、溶剂、水、沸水、石油、合成润滑材料中不溶解。 二硫化钼具有润滑性、抗极压性、导电性以及与金属附着的性能 ，有半导体和光电转化性质，并有反磁性。 二硫化钼化学性质稳定 ，但在一定条件下仍可发生氧化反应、还原反应。 二硫化钼可由天然浸出法和 化学 合成法等方法制备。 二硫化钼广泛应用于润滑、 催化 、器件涂层、光电器件、医学检测、 锂离子电池 以及 复合材料 等领域。 二硫化钼高浓度时可能会刺激上呼吸道，操作时应注意防护。
发现历史
二硫化钼作为 固体 润滑剂 久负盛名，其历史可以上溯到17世纪。在19世纪中期的 加利福尼亚淘金热 时代，二硫化钼就被用作马车轴承用润滑剂。
1965年，科学家最早利用微机械力剥离法得到了3.5～4.0nm厚、5～6层的二硫化钼。 1993年 Tenne等首次制备出 富勒烯 状MoS 2 纳米粒子，因其特有性质引起广大研究人员的关注。 2006年，通过溅射法制备了MoS₂/Ni复合膜，降低 不锈钢 等基底表面的 摩擦系数 ，并且在高速重载的条件下具有更低的摩擦系数和波动。 2010年，科学家们将单层或几层厚度的MoS₂ 在衬底上剥离下来并进行 拉曼光谱 表征 。 2018年5月，美国 哥伦比亚大学 采用全新制备工艺，克服了二硫化钼与金属 电极 之间接触电阻大的难题，研制出高性能二硫化钼场效应 晶体管 。
化学结构
二硫化钼呈 六方晶系 或斜方晶系结晶。
二维层状结构MoS₂由单层或者多层 硫化物 组成。单层MoS₂和石墨烯的薄度近乎相同，是上下两层为硫原子、中间一层为钼原子的“三明治”夹心结构，每一个钼原子周围分布着6个硫原子，每一个硫原子周围分布着3个钼原子。 层与层之间由较弱的范德华力相连接，层内Mo、S间由较强的 共价键 相连接。这种层状结构形成了2种不同的暴露面，分别为沿层间剥离的基面（basal plane）和沿层内Mo-S键剥离的棱面（edge）。基面化学性质比较稳定，而棱面的化学性质比较活泼，可作为 催化 反应的活性位，这种各向异性使得2H-MoS 2 的尺寸、形貌对其催化性能的影响十分显著。 多层MoS₂由若干单层 MoS 2 组成，层间距大概为0.65nm， 如图所示。
在层状MoS 2 中，Mo原子为六 配位 ，形成1T、2H、3R 型三种 晶体结构 ，如图所示。1T-MoS 2 为亚稳性，晶型结构具有金属性，Mo原子为八面体配位，晶胞由1个S-Mo-S单分子层组成。2H-MoS 2 为稳定相，晶型结构具有半导体性，Mo原子为三角 棱柱 配位，晶胞由2个S-Mo-S单分子层组成，常温下存在典型的层状结构。3R-MoS 2 也为亚稳性，Mo原子为三角棱柱配位，晶胞由3个S-Mo-S单分子层组成。
理化性质
物理性质
二硫化钼为铅灰色粉末、无光泽、手指捻磨有 脂肪质 消腻感固体粉末。 表面上看像铅，条痕为亮铅灰色；强金属光泽，一组极完全 底面 解理 ， 薄片 具挠性，在光薄片下，不透明，有白色到灰白色的强烈多色性和非均质性。 二硫化钼 摩尔质量 为160.1 g/ 摩尔 ，密度为4.7~4.8 g/cm³ ， 熔点 为2375℃，450℃时 升华 ，不溶于水或 二元酸 ，溶于热硫酸、 王水 、 硝酸 。 二硫化钼 莫氏硬度 为1。 有半导体和光电转化性质，并有反磁性。 二硫化钼的分子很小，约0.0006μm，因而1μm 的微粒子能展开到1660枚以上，而 摩擦系数 很低（在0.04以下）。耐负荷极压性好，耐轴射性好。对热也很稳定，可在真空状态下使用。
润滑性
在大气中，能在-184~399℃范围内保证良好的润滑。在高温下使用二硫化钼时，必须考虑提高它对金属表面的粘着问题，粘着愈高，高温润滑性越好。在常温大气中，二硫化钼的摩擦系致较大，约为0.2，当气压降为100 mmHg，它的摩擦系数最小，约0.003~0.009，并且在真空中更好。温度达到800℃时，摩擦系数反而有所降低。800℃以上时，二硫化钼 晶体 会在真空中分解，开始发生 相变 ，润滑能力就逐渐下降，达到1093℃时，便留下金属钼，1370℃开始分解，1600℃分解为金属钼和硫，此时摩擦系数提高到金属特有的最高值，成为纯净摩擦。另外，二硫化钼在-184℃低温或更低时仍能维持润滑，温度低到-200℃前，摩擦系数能保持不变。如果温度 大于 200℃，则摩擦系数成倍增加。同时，二硫化钼的摩擦系数随摩擦速度和荷重的增加而降低。
抗极压性
二硫化钼的抗级压性很高。试验表明，表面间使用二硫化钼的两金属，当压力增加到32000 kgf/cm²时，两金属表面间仍不发生咬合和熔接。二硫化钼在2.5 μm厚的膜上，经试验能耐28000 kgf/cm²以上的接触 应力 及40 m/s的摩擦速度。
与金属的附着性能
二硫化钼对金属有较强的附着性能。强的附着性是通过暴露在二硫化钼分子外表面的硫 原子 和金属表面进行的，在硫与金属直接结合时，结合力便相当强， 一般摩擦不易将其剥落。但与不洁净的表面， 例如被杂质、油脂等沾污的表面，通常是不易附着的。
另一方面，如果二硫化钼的粒度很细，它便具有很大的表面积， 细粒子 便很易填平金属表面的凹谷外，便更有机会与金属进行“硫与金属”的接触，当受压后，摩擦的高热如果使金属表面的凸峰流动，就会使二硫化钼与金属结合，形成一层极薄的二硫化钼固体膜。这种结合和附着与 摩擦表面 的不平度有关，与应用二硫化钼的时间长短有关，与二硫化钼的高纯度、细粒度有关。但亦应考虑粒度愈细，氧化愈快。
导电性
二硫化钼的 电阻率 为8.51×10 -2 MΩ·cm，与 石墨 相比为不良导体，且为非磁性体。
化学性质
MoS 2 化学性质稳定，不与除 及高温氯、氢外的腐蚀性气体发生反应；在酸类中除 王水 及热硫酸、热 硝酸 外，不发生反应。 MoS 2 能被沸腾浓盐酸、纯氧侵蚀，除上述 溶剂 之外，二硫化钼不和氢氧化钠或氢氧化钾溶液反应，且在其他酸碱、药品、溶剂、水、石油产品及合成润滑剂中不溶解。对环境稳定，MoS 2 的耐辐射性也较好。 一般情况下，与金属表面不发生化学反应，也不侵蚀橡胶。 二硫化钼具有高含量活性硫，容易对铜造成腐蚀，需要使用防铜腐蚀剂。
氧化反应
被氧气氧化
400℃开始缓慢氧化，450℃氧化显著，540℃时二硫化钼氧化剧烈。 氧化产物 为 三氧化钼 和 二氧化硫 。
被氯气氧化
加热条件下与 氯气 发生氧化反应。
被水蒸气氧化
1000 摄氏度 条件下，水蒸气与二硫化钼反应生成 二氧化钼 、 硫化氢 以及 二氧化硫 。
在一定的温度和压力条件下，当有 氧气 存在时，二硫化钼被氧化，主要反应为：
被次氯酸钠氧化
还原反应
被氢气还原
被碳还原
与碳和氧化钙发生还原反应
被硅还原
形成嵌入化合物
二硫化钼和 烷基锂 在控制下反应，形成嵌入化合物（夹层化合物）Li x MoS 2 。如若与 丁基锂 反应，产物则为LiMoS 2 ，反应方程式为：
制备方法
二硫化钼的制备工艺可分为两种：天然浸出法和化学合成法。
天然浸出法（辉钼精矿提纯法的一种）生产二硫化钼是用 化学 浸出法将钼精矿中的金属与非金属组分分离除去，包括 盐酸 浸出、氢氟酸浸出和氯盐浸出等；再用烘干设备除去水分，采用真空加热方法去除浮选油剂（浮选油剂在真空条件下容易升华去除，同时钼精矿中的残余单质 硫 也容易在真空条件下气化升华）。其中，盐酸浸出是一种常用的浸出工艺，对钼精矿中的金属杂质有较好地去除效果。氯盐浸出主要去除钼精矿中的 黄铜矿 等杂质。氢氟酸浸出主要除去钼精矿中的 石英 和 硅酸盐 杂质。 此法不改变MoS 2 的天然 六方晶系 形。 美国Climax钼公司即采用这种方法生产MoS2。
化学合成法以 辉钼矿 为原料，在空气氛下于焙烧炉中进行氧化焙烧生成MoO 3 ，用酸将其转化为 钼酸 ，再用 氨水 浸出转化为 仲钼酸铵 ，用H 2 S钼酸 铵[ǎn] 转化为 三硫化钼 ，然后在真空中高温下通过脱硫得到纯净的二硫化钼。 其反应方程式如下。 二硫化钼的化学合成法还包括 三氧化钼 与硫化氢气体作用直接生成MoS₂ 、 将金属钼和硫在高温下反应生成MoS₂等方法。化学合成法得到的MoS₂产品中硫含量不是非常稳定，其x值为0.7~2.8，属于 正交晶系 ，其润滑效果要差于天然浸出法得到的MoS₂产品。
或者
微纳米的MoS₂制备主要分为物理法、 化学 法以及物理和化学结合的方法。 物理法主要有溅射法、微机械力剥离法、液相剥离法、物理粉碎、膜组分的固态反应法、蒸发冷凝、放电爆炸、物理气相沉积法和电弧放电法等。化学法主要有水热法、化学气相沉积法、化学沉淀法、溶胶―凝胶法、电化学法、模板法、微乳液法、二硫化钼重堆积法、声化学法、热分解法和硫化法等。 一般来讲，化学方法在控制纳米微粒的形态、结构、粒度、粒度分布和微粒表面性能方面具有一定的优势。 MoS 2 材料的性质受其尺寸、结构、表面积等因素的影响。因此，为适应不同需要，已经制备出多种形貌的MoS 2 ，比如线，带，管，球，孔，花，薄膜以及纳米复合结构等等。
物理法
微机械力剥离法
微机械力剥离法采用特殊的胶带剥离MoS 2 晶体 ，从而得到单层或少层MoS 2 。其原理就是通过微机械力克服MoS₂层间的 范德华力 。 但是该方法过程复杂、效率低，无法控制每次的厚度。
溅射法
溅射法，以MoS₂ 靶材 为原料，在 气 和 硫化氢 混合气体环境中，通过 磁控溅射法 在基底上制备MoS₂薄膜。该方法简单快速，制备工艺简单，厚度可控，同时薄膜便于控制，为其在 光电池 、 锂电池 、 固体润滑剂 和其他方面的广泛应用提供了可能。 还有人利用 超声波 溅射二硫化钼，发现能提高二硫化钼的催化活性。
液相剥离法
液相剥离法是指利用离子型插层剂插层到以弱 范德华力 结合的层与层之间，形成离子 配位化合物 ，同时使 晶体 膨胀，减弱层间的作用力，在外力（超声、热力和剪切力）作用下，将层间距进一步扩大，使层与层之间分离，从而达到剥离的效果。
机械研磨法
根据研磨方式，可分为 搅拌磨 、振动磨、球磨、 环形 间隙磨、 气流 喷射磨等。
电弧法
在局部高压 氮气 存在的条件下，利用电弧切割固态二硫化钼靶，沉积得到 富勒烯 状的纳米二硫化钼薄膜。
激光法
在 氩 保护的条件下，利用 激光切割 二硫化钼微粒，不同温度下可得到不同形状的纳米二硫化钼粉末。脉冲激光蒸发法可在 不锈钢 表面得到六方形的MoS 2 薄膜。
组分之间的固态反应法
通过组分之间的固态反应容易获得2H-MoS 2 结构，但是很难获得具有有效 光电效应 的Ⅱ型膜。
物理气相传输法
利用物理气相传输法通过钼与硫反应，可得到了大面积（约10cm 2 ）的Ⅱ型MoS 2 膜，但需要严格的温度窗口（约1050到1070℃）以及高真空环境。
化学法
化学气相沉积法
化学气相沉积法是固体先驱体在高温条件下 升华 为气态并发生化学反应，经过冷凝后，在 基体 表面生成固态物质沉积的方法。本质上，它属于 原子 范畴的气态传质过程。化学气相沉积法是最实用的生成大面积、高质量 MoS₂的方法，且具有流程短、节省能源消耗、过程连续、产品纯度高等优点，最适合工业化生产。
水热和溶剂热法
水热和 溶剂 热法是指在 高压釜 中加入 钼酸盐 和 硫化物 ，以 去离子水 或者有机溶剂作为溶剂，高温高压下经过一系列物 理化 学反应合成多种形态的硫化钼粉体，制得的样品尺寸可调，且纯度较高。 如在 吡啶 溶液中，利用 溶剂热合成法 ，以N 2 H 4 ·H 2 O为 还原剂 ，将MoO 3 还原成MoO 2 ，再加入S便可制备出100nm左右的 晶态 的二硫化钼纳米球。 在高温、高压的水中或溶剂中许多化合物表现出与常温不同的性质，如 溶解度 增大、离子活性增强、化合物 晶体结构 易于转型等。 由于有机 溶剂 的多样性，且具有较低的 沸点 和各异的 介电常数 、 极性 、黏度等，因此可根据不同的溶剂体系和目标产物设计出新的合成路线。
化学沉淀法
适宜的还原剂能将Mo（VI）与Mo（V）还原成Mo（IV），通过控制反应条件，生成的MoS 2 的粒度可达到纳米级，可用的还原剂包括 联氨 类（如N 2 H 4 ）、 羟胺 类（如NH 2 OH）、H 2 NCSNH 2 和 氢气 等。 其反应过程如下：
电化学法
电化学沉积法是可以自发进行的一种 氧化还原反应 ，即通过适当的装置与 电解质 溶液构成反应池，在外加电压的作用下，使氧化还原反应在 电极 上进行。电极反应生成的沉淀可沉积在电极表面，若选择适当的材料作为电极，则可在材料上获得MoS 2 膜。
模板法
以Al 2 O 3 为模板，（NH 4 ） 2 MoS 4 或（NH 4 ） 2 Mo 3 S 13 为前驱体，在H 2 /N 2 混合气氛下合成尺寸均一的二硫化钼 纳米管 ，通过改变模板的尺寸还可以得到直径为200nm的二硫化钼纤维。
二硫化钼重堆积法
二硫化钼具有层状结构，层间为 范德华力 结合，在MoS 2 层间插入其他物质，可制备出新的功能性材料。一般插入的物质为 碱金属 Li，生成的是Li x MoS 2 。然后通过 水解 反应可得到单层MoS 2 。 单层二硫化钼在一定条件下发生重堆积。
声化学法
在超声辐照的情况下声气穴泡沫破裂会在原位产生瞬间高温、高压环境，从而对反应过程产生很大影响。在 材料化学 领域， 超声波 分解能够得到组织上以及功能上特性得以提高的高分散性的固体。特别是声化学法能够有效的制备高催化活性的体系，比如加氢 脱硫 催化剂 。
物理法与化学法的结合
化学制备过程中借助 γ射线 、超声波等高能物理手段来获得纳米微粒，所以称为物理法与化学法的结合。此法可弥补化学法的不足，对环境影响较小，因而具有较高的应用价值。
分布范围
二硫化钼在自然界主要以 辉钼矿 的形式存在 ，钼在 地壳 中的平均含量约为0.00011%，已发现的钼矿物约有20种，主要有辉钼矿、 钼酸钙 矿、钼酸 铁矿 和钼酸铅矿。最具有工业应用价值的是分布量较广的原生辉 钼矿 ，是提炼钼的主要原料，占国内外钼开采量的98%。 辉钼矿产于高温热液 矿脉 和次 火山岩 ，常产于 花岗石 与 石灰岩 的接触带，以及伟晶气成矿床中。 矿床类型以斑岩型钼矿和斑岩—硅卡岩型 钼矿 最重要。 辉钼矿 标志性产地有 澳大利亚 、中国、 加拿大 和 美国 ，其中美国的著名产地是美国 科罗拉多州 的克莱马克斯（Climax）和尤拉德-亨德森（Urad-Henderson） 。 中国 是世界上 钼矿 资源最为丰富的国家之一，钼矿主要集中在陕西 金堆城 和陕西黄龙铺（钼铅矿床） 洛阳市 、 栾川县 以及南泥湖—三道庄（钼钨矿）、辽宁杨家杖子和吉林大黑山三大区域属世界级规模的大矿。另外，在广东白石樟（钼钨矿床）、安徽大别山东段等也有分布。 在 法国 ，未开发的矿区有 孚日省 （兰伯特城堡）和 阿尔萨斯 地区（布雷唐巴克），还有伊尔-维兰省（Montbelleux）、 上维埃纳省 （Puy-les-vignes ）和比利牛斯山脉（Costabonne和Salau ）。 辉钼矿 被称为战略性矿物，因为辉钼矿最主要的资源都存储在美国和 智利 ，这也是法国不开采阿尔萨斯辉钼矿矿床而把它保持为战略性储备的原因。
应用领域
1、润滑剂
MoS 2 粉末是世界上公认最好的固体金属润滑剂之一，其应用广泛，具有良好的韧性，耐热性和稳定的化学性质，适合在高低温、高真空、强辐射、强氧化、腐蚀等环境中使用，因此，被广泛应用于航空、航天、交通、机械、轻重工业的各种摩擦零部件上。 纳米MoS 2 微球具有优异的自润滑特性和超低摩擦特性。MoS 2 减小摩擦和磨损的机理完全不同于润滑脂，可以在高真空下继续保持其优异的抗摩擦磨损性质，其主要应用于不易维护的设备，如：空间飞行器、卫星及军事领域。 MoS 2 以其优异性质，可被用作固体润滑剂、润滑油、润滑脂的添加剂等 ，少量MoS 2 添加在润滑油脂中可以大大提高润滑油脂的润滑性能。 即使是在含有灰尘等杂质的润滑脂中，二硫化钼依然具有很好的润滑性能。综合来看，二硫化钼固体润滑基是一种符合“多、快、好、省”的新型润滑材料，值得大力推广应用。
2、催化剂
二硫化钼用作链烯经加氢、苯加氢、加氢脱硫及异构化等有机合成反应的催化剂或 助催化剂 ，尤用于含有 硫化物 的石油馏分的加氢处理，并常使用γ-Al 2 O 3 为催化剂载体。 二硫化钼（MoS 2 ）具有较高的 催化 活性和抗硫、抗中毒性能，其为油品悬浮床催化加氢过程中较理想的催化剂。 纳米MoS 2 为六方结构， 晶体 楞角较多，比表面积较大，粒子的表面活性很高，故在催化剂方面具有一定的应用前景，如对 甲基蓝 溶液的明显降解作用。 同时，纳米二硫化钼也用作重油转化、燃油精制的高活性 加氢催化剂 ，以及煤液化的催化剂。 实验表明，纳米级二硫化钼的活性比微米级二硫化钼的高许多。
3、涂层
二硫化钼在抗磨涂层与减摩涂层领域也有重要应用。这种涂层广泛应用于机械部件的切削、冲压和冷拔工具上。另外，含纳米二硫化钼的珠光颜料也很引人注目。
4、光电器件
MoS 2 作为直接带隙半导体，具有独特的光电特性（能够将电子转变成光子，反之亦然），在光电器件方面具有巨大的潜能，如制造场效应晶体管、 集成电路 和逻辑器件等。 二硫化钼的带隙约为1.97ev，与太阳光的 可见光 部分相一致。因此，在 太阳能电池 方面有着广阔的应用前景。
5、医学检测
纳米结构MoS 2 具有较大的比表面积，可以有效 吸附 气体分子，所以对气体、光具有较强的敏感性，可广泛应用于检测方面。如检测血清样品中的葡萄糖、MoS 2 -IO纳米 复合材料 应用于癌症治疗中、利用MoS 2 -硫堇复合材料制备了双链 脱氧核糖核酸 电化学生物传感器并应用于人血清的循环 DNA检测中等。 另外，MoS 2 也用作尿酸、 乙酰 氨基酚、 多巴胺 等 生物分子 的检测上。
6、 锂离子电池
MoS 2 材料层间距逐渐增大，不仅降低了层间的作用力，且使插入到层间的Li + 的势垒逐渐减弱，增加电池的充电、放电电容量，所以纳米结构MoS 2 可作为锂离子电池的阳极材料。由于MoS 2 是一种典型的半导体，导电性能不是很理想，而碳材料具有层状结构，且导电性能良好，因此现在许多研究人员将MoS 2 和C结合起来形成 复合材料 ，提高其导电性能，从而提高电学性能。
7、复合材料中的应用
二硫化钼具有良好的层状结构，当 聚酰亚胺 等有机大分子插入到纳米二硫化钼尺寸的空间中使其层间距离增大，整体结构仍为有规则的层状排列，这种材料在耐热材料、绝缘材料和黏合剂方面的应用前景广阔。如将具有一定导电性的 MoS 2 作为导电填料以改善 聚苯乙烯 （PS）的电性能，使其具有一定的抗静电能力但又不至于改变其绝缘性。
安全事宜
毒理
对动物的毒性
LC 50 （大鼠） > 2820 mg/m 3 /3h
大鼠每日经口灌入10~500 mg/kg，数周无毒性；大鼠一次口服油 乳化 品16 g/kg时，仅出现 腹泻 。 家兔 吸入二硫化钼粉尘也无毒性表现；在家兔皮肤上即使涂抹16 g/kg，亦无害。
健康危害
高浓度吸入钼化合物可能会刺激上呼吸道。在肺功能受损的 人中 ，特别是患有阻塞性气道疾病的人，吸入不溶性钼化合物可能会由于其刺激性而引起症状加重。
二硫化钼水毒性很小，不能在胃肠道内吸收。
GHS 危害声明：100%致癌危险
预防措施
允许暴露限值为15.0 mg/m 3 ，以钼的 总粉尘 计 ；车间空气最高容许浓度为6 mg/m 3 （不溶性）
应制定完整的呼吸保护计划，包括定期培训、维护、检查、清洁和评估。进入储罐或封闭容器的操作，以及紧急情况下，需要使用呼吸器。 使用前获取、阅读并遵循所有安全说明，需要戴防护手套/防护服/护目镜/戴面罩/听力防护等防护措施，如果接触或担心，请寻求医疗建议。二硫化钼需上锁保管，且需要将二硫化钼和容器妥善处理。