Chapitre 1 Introduction
1.1 Vue d’ensemble du disulfure de tungstène
Le disulfure de tungstène (WS₂) est un disulfure de métal de transition (TMD) stratifié composé des éléments tungstène (W) et soufre (S) de formule chimique WS₂, qui appartient à la structure cristalline hexagonale. En raison de ses propriétés physiques et chimiques uniques, le disulfure de tungstène a un large éventail d’applications dans la science des matériaux, le stockage d’énergie, les catalyseurs et la lubrification. Sa structure est similaire à celle du graphite, constituée d’une couche d’atomes de tungstène prise en sandwich entre deux couches d’atomes de soufre, reliées en un empilement stratifié par les forces de van der Waals. Cette structure confère au disulfure de tungstène d’excellentes propriétés mécaniques et une stabilité chimique, ce qui lui permet de rester fonctionnel dans des conditions extrêmes. Par rapport au sulfure de molybdène MoS₂, le disulfure de tungstène a une stabilité thermique et une résistance à l’oxydation plus élevées, ce qui le rend avantageux pour les applications dans des environnements à haute température.
La découverte du disulfure de tungstène remonte au 19e siècle, mais ce n’est qu’à la fin du 20e siècle, avec le développement de la nanotechnologie, que le potentiel de ses nanoformes (telles que les nanoparticules, les nanofeuilles et les nanotubes) a été pleinement exploré. Dans la nature, le disulfure de tungstène se trouve principalement sous forme de minerai, comme associé à la wolframite ou à la scheelite, mais il est généralement préparé industriellement par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou par décomposition thermique à partir de la réaction de la poudre de tungstène avec le sulfure. Les propriétés semi-conductrices du disulfure de tungstène le rendent excellent dans les appareils électroniques, et sa bande interdite varie avec le nombre de couches (environ 2,1 eV pour une seule couche et 1,3 eV pour plusieurs couches), ce qui offre une flexibilité dans la conception de dispositifs optoélectroniques. De plus, son faible coefficient de frottement et sa haute résistance aux pressions extrêmes le rendent idéal pour les lubrifiants solides dans un large éventail d’applications dans les industries aérospatiale et mécanique.
À l’échelle mondiale, la recherche et l’industrialisation du disulfure de tungstène s’accélèrent. Le disulfure de tungstène n’est pas seulement un matériau fonctionnel, mais il révèle également son potentiel dans les domaines de la catalyse, du stockage d’énergie et de la thermoénergie.
1.2 Objet et importance de l’étude
L’objectif de la recherche sur le disulfure de tungstène est d’explorer ses propriétés physiques, chimiques et d’application afin d’optimiser ses propriétés et d’élargir sa gamme d’applications dans les domaines de haute technologie. Avec la demande mondiale croissante d’énergie à haut rendement, de matériaux respectueux de l’environnement et de fabrication intelligente, le disulfure de tungstène est devenu un haut lieu de la recherche en raison de sa polyvalence. Par exemple, son potentiel en tant que lubrifiant solide peut réduire l’usure mécanique et prolonger la durée de vie de l’équipement ; Ses propriétés semi-conductrices peuvent être utilisées pour développer de nouveaux types de photodétecteurs et de capteurs. Ses performances catalytiques sont d’une grande importance dans la chimie verte. Le but ultime de cette recherche est d’obtenir la solution de performance optimale en manipulant la structure, la morphologie et l’état de dopage du disulfure de tungstène, et de fournir un soutien théorique et des conseils techniques pour les applications industrielles.
L’importance de la recherche sur le disulfure de tungstène se reflète à plusieurs niveaux. Tout d’abord, dans le domaine de l’énergie, le disulfure de tungstène peut être utilisé comme matériau d’électrode pour les batteries lithium-ion ou les supercondensateurs, et sa surface spécifique élevée et sa capacité de transport rapide des électrons améliorent considérablement l’efficacité du stockage de l’énergie. Deuxièmement, dans le domaine de l’environnement, les performances photocatalytiques du disulfure de tungstène peuvent être utilisées pour la production d’hydrogène ou la dégradation des polluants par séparation de l’eau, contribuant ainsi à atteindre l’objectif de neutralité carbone. De plus, sa stabilité dans des environnements à haute température et à haute pression en fait un candidat pour les matériaux aérospatiaux, tels que l’amélioration de la résistance à l’usure lorsqu’il est combiné avec du cuivre au tungstène. L’étude a également révélé le potentiel du disulfure de tungstène en biomédecine, par exemple en tant que véhicule d’administration de médicaments ou agent d’imagerie.
D’un point de vue économique, l’industrialisation du disulfure de tungstène peut favoriser le développement du marché du tungstène. Selon les données sur les prix du tungstène, ses applications à haute valeur ajoutée apporteront des avantages significatifs aux entreprises liées. D’un point de vue scientifique, la recherche sur le disulfure de tungstène a approfondi la compréhension des matériaux bidimensionnels et a favorisé les progrès de pointe du tungstène dans le domaine universitaire.
répertoire
Chapitre 1 Introduction
1.1 Vue d’ensemble du disulfure de tungstène
1.2 Objet et importance de l’étude
Chapitre 2 Propriétés de base du disulfure de tungstène
2.1 Apparence
2.2 Densité
2.3 Solubilité
2.4 Lubrification
2.5 Coefficient de frottement
2.6 Résistance à la pression extrême
2.7 Propriétés antioxydantes
2.8 Performances des semi-conducteurs
2.9 Propriétés antimagnétiques
2.10 Stabilité thermique
2.11 Performance électrique
2.12 Performances optiques
2.13 Propriétés mécaniques
2.14 Performance du stockage de l’énergie
2.15 Propriétés thermoélectriques
2.16 Performances catalytiques
Chapitre 3 Facteurs affectant les propriétés du disulfure de tungstène
3.1 Effet de la pureté sur les performances du WS2
3.1.1 Effet de la pureté sur la stabilité du WS2
3.2 Effet des éléments d’impuretés sur les performances de WS2
3.2.1 Effet de l’oxygène sur les performances de WS2
3.2.2 Effet du carbone sur les performances de WS2
3.2.3 Effet de l’hydrogène sur les performances de WS2
3.2.4 Effet du phosphore sur le rendement de WS2
3.2.5 Effet du fer sur les propriétés de WS2
3.2.6 Effet du cadmium sur le rendement du WS2
3.2.7 Effet du cuivre sur les propriétés de WS2
3.2.8 Effet du molybdène sur les performances du WS2
3.3 Effet de la taille des particules sur les performances du WS2
3.3.1 Effet de la taille des particules sur la surface spécifique du WS2
3.3.2 Effet de la taille des particules sur les propriétés de frittage de WS2
3.3.3 Effet de la taille des particules sur les propriétés mécaniques du WS2
3.4 Effet de la distribution granulométrique sur les performances de WS2
3.4.1 Effet de la distribution granulométrique sur la fluidité de WS2
3.4.2 Effet de la distribution granulométrique sur l’uniformité du remplissage et du pressage du WS2
3.4.3 Effet de la distribution granulométrique sur la compacité et la résistance du WS2
3.4.4 Effet de la distribution granulométrique sur la compacité et la résistance du WS2
3.4.5 Effet de la distribution granulométrique sur l’intensité de WS2
3.5 Effet de la topographie sur les performances de WS2
3.5.1 Effet des nanoparticules sur les performances de WS2
3.5.2 Effet des nanofeuillets sur les performances de WS2
3.5.3 Effet des nanotubes sur les performances de WS2
3.5.4 Effet de la structure florale sur les performances de WS2
3.5.5 Effet de la structure sphérique sur les performances de WS2
3.6 Effet de la méthode de préparation sur les performances du WS2
3.6.1 Effet des différentes méthodes sur les performances de WS2
3.6.2 Effet des paramètres de préparation sur les performances de WS2
3.6.2.1 Effet de la température de réaction sur les performances de WS2
3.6.2.2 Effet du temps de réaction sur les performances de WS2
3.6.2.3 Effet de la concentration du réactif sur le rendement du WS2
3.6.2.1 Effet de l’atmosphère réactionnelle sur les performances de WS2
3.7 Effet de la structure cristalline sur les performances de WS2
3.8 Effet des défauts sur les performances du WS2
3.9 Effet de la modification de surface sur les performances du WS2
3.10 Effet du dopage sur les performances de WS2
3.11 Effet du composite sur les performances du WS2
3.12 Effet de l’environnement de travail sur les performances du WS2
Chapitre 4 Interaction entre les propriétés du disulfure de tungstène et les facteurs d’influence
4.1 Effet du nombre de couches sur la mécanique électrique de WS2
4.2 Effet du nombre de couches sur les performances optiques de WS2
4.3 Effet du processus de préparation sur les propriétés mécaniques du WS2
4.4 Effet du processus de préparation sur les performances de stockage d’énergie WS2
4.5 Effet du dopage et de la préparation magistrale sur la catalyse WS2
4.6 Effet du dopage et de la recombinaison sur les propriétés thermoélectriques du WS2
4.7 Effet des conditions environnementales sur la stabilité de la performance du WS2
Chapitre 5 Amélioration des propriétés du disulfure de tungstène
5.1 Amélioration des performances grâce à l’amélioration de la pureté
5.1.1 Optimisation du processus de purification du disulfure de tungstène de haute pureté
5.1.2 Corrélation entre la pureté et la stabilité du rendement
5.2 Amélioration des performances par la régulation des éléments d’impuretés
5.2.1 Stratégies de dopage et changements de performance d’éléments d’impuretés spécifiques
5.2.2 Méthodes d’inhibition des éléments d’impuretés et d’élimination des impuretés nocives
5.3 Optimisation de la taille des particules et de la distribution granulométrique
5.3.1 Technologie de contrôle de la taille des particules et maximisation de la surface spécifique
5.3.2 L’homogénéisation de la distribution granulométrique améliore les performances globales
5.4 Conception de la topographie pour améliorer les performances
5.4.1 Préparation précise de la topographie des nanostructures
5.4.2 Avantages en termes de performances d’une topographie différente dans des applications spécifiques
5.5 Innovation de la méthode de préparation pour améliorer les performances
5.5.1 Percée dans le principe et les performances d’un nouveau procédé de préparation
5.5.2 Réglage fin et optimisation des performances des paramètres de préparation
5.6 Structure cristalline et ingénierie des défauts
5.6.1 Contrôle de la structure cristalline et optimisation axée sur les performances
5.6.2 L’introduction d’un défaut et la réparation ont un double impact sur les performances
5.7 Modification et fonctionnalisation de la surface
5.7.1 Amélioration synergique de la technologie et des performances de finition de surface
5.7.2 Conception fonctionnelle de la surface pour répondre aux besoins de diverses applications
5.8 Dopage et stratégies de préparation
5.8.1 Construction et amélioration des performances d’un système de dopage multivarié
5.8.2 Conception de la structure composite et optimisation des performances synergiques
Chapitre 6 Perspectives et défis futurs de la recherche sur le disulfure de tungstène
6.1 Orientations de la recherche fondamentale
6.1.1 Exploration de la relation entre la structure à l’échelle atomique et la performance
6.1.2 Étude de changement de performance dans des conditions extrêmes
6.2 Optimisation de la technologie de préparation
6.2.1 Mise au point d’un processus de préparation efficace et écologique
6.2.2 Exploration de nouvelles technologies de préparation
6.3 Expansion de l’application et amélioration des performances
6.3.3 Exploration d’applications potentielles dans des domaines émergents
6.3.4 Objectifs actuels d’amélioration du rendement des applications
Lire le texte intégral：Propriétés et facteurs d’influence du disulfure de tungstène
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