二硫化鎢納米片(WS₂納米片)在材料科學領域備受關注,其獨特的性能很大程度上源於特殊的晶體結構。
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二硫化鎢圖片
二硫化鎢納米片的晶體結構是一種典型的層狀結構,這種結構與石墨烯的片層結構有一定相似性,但在原子組成和排列細節上存在差異。每一層WS₂由三層原子構成,呈現出“硫-鎢-硫(S-W-S)”的夾心結構。在這一結構中,處於中間層的鎢原子被六個硫原子以三棱柱的形式包圍。從平面視角看,這些原子通過共價鍵連接,形成六邊形的網格結構,類似於蜂窩狀。這種共價鍵的連接方式賦予了每一層內部較強的結合力,保證了層內結構的穩定性。
不同的S-W-S層之間則是通過較弱的范德華力相互作用維繫在一起。這種較弱的相互作用使得層與層之間能夠相對滑動,這是WS₂納米片具有潤滑性的重要結構基礎。並且,由於范德華力較弱,在外界條件的作用下,如施加一定的機械力或在合適的化學環境中,WS₂納米片可以較容易地被剝離成單層或少數層的結構,這為其在納米器件、複合材料等領域的應用提供了極大的便利。
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潤滑脂圖片
二硫化鎢納米片晶體結構具有特定的參數,這些參數進一步描述了其原子間的距離和角度關係。在層內,W-S鍵的鍵長約為2.42Å,這個鍵長反映了鎢原子與硫原子之間共價鍵的強度和原子間的相互作用距離。六邊形網格中,W-S-W鍵角接近90°,這種特定的鍵角決定了原子在平面內的排列方式,影響著整個層的幾何形狀和穩定性。
對於層間結構,相鄰S-W-S層之間的距離(即層間距)約為6.15Å。這個層間距不僅影響著層間范德華力的大小,還對WS₂納米片的物理性質有著重要影響。例如,較大的層間距使得離子或分子更容易在層間插入,這在一些儲能應用中(如鋰離子電池電極材料)具有重要意義,因為它可以為離子的嵌入和脫出提供空間。
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