Disulfure de molybdène
Le disulfure de molybdène, ou sulfure de molybdène(IV), est un composé chimique de formule . Il s'agit d'un solide noir cristallisé diamagnétique et semiconducteur, semblable au graphite par son apparence et son toucher, et de ce fait utilisé comme lubrifiant mécanique, parfois à température élevée. Sa forme minérale est la molybdénite, principal minerai dont est extrait le molybdène.

Structure 

Dans le  cristallisé, chaque Mo4+ est lié à six ligands  occupant les sommets d'un prisme droit à base triangulaire au sein desquels la couche d'atomes de molybdène est prise en sandwich entre deux couches d'atomes de soufre. Deux couches d'atomes de soufre adjacentes étant liées par des forces de van der Waals, elles présentent un faible coefficient de friction entre elles, à l'origine de leurs propriétés lubrifiantes.

La forme bidimensionnelle du disulfure de molybdène fait de lui une alternative prometteuse au graphène pour des applications en micro-électronique.

Propriétés chimiques 

Le disulfure de molybdène est stable à l'air et à l'oxygène aux conditions normales, mais réagit à chaud avec  pour former du trioxyde de molybdène  :

2  + 9  → 2  + 4 .

Le chlore  attaque le disulfure de molybdène à haute température pour former du pentachlorure de molybdène  :

2  + 7  → 2  + 2 .

Le disulfure de molybdène réagit aux conditions normales avec les organolithiens pour donner des composés d'intercalation . Avec le  , il donne .

Applications

Comme lubrifiant solide 

Le disulfure de molybdène sous forme de particules de  de diamètre est un lubrifiant solide couramment employé. Il existe peu d'alternatives ayant à la fois de bonnes propriétés lubrifiantes et une bonne stabilité thermique jusqu'à  en milieu oxydant. Les tests de friction réalisés à l'aide d'une pointe sur un disque donnent comme coefficient de frottement à faible charge () des valeurs inférieures à 0,1.

Le disulfure de molybdène entre souvent dans la composition de mélanges ou de matériaux composites dont les surfaces doivent présenter une friction faible. C'est par exemple le cas des matières plastiques, pour lesquels l'addition de  conduit à la formation de composites à la résistance et aux propriétés de friction améliorées. Le nylon, le polytétrafluoroéthylène et le  comptent parmi les polymères organiques susceptibles d'être chargés de . On utilise également des revêtements auto-lubrifiants appliqués par dépôt chimique en phase vapeur pour les applications à haute température.

Des lubrifiants à base de disulfure de molybdène sont utilisés par exemple avec les moteurs à deux temps, les freins à rétropédalage de bicyclette, les joints de transmission, les cardans et les balles d'armes à feu.

Comme catalyseur 

Le disulfure de molybdène est utilisé comme cocatalyseur de désulfuration (hydrodésulfuration) en pétrochimie. Son efficacité comme catalyseur est accrue par dopage avec de petites quantités de cobalt et de nickel. L'alumine  est fréquemment employée comme support de ces catalyseurs. Ces derniers sont produits in-situ en traitant de l'alumine imprégnée de molybdène et de cobalt ou de nickel avec du sulfure d'hydrogène  ou un réactif équivalent. La catalyse ne se déroule pas à la surface des régions cristallisées en feuillets réguliers, mais plutôt le long des bords de ces feuillets.

Le disulfure de molybdène est également utilisé comme catalyseur d'hydrogénation dans les synthèses organiques. Il est issu d'un métal de transition commun du , à la différence de nombreux autres catalyseurs équivalents, qui sont plutôt issus de métaux du , plus rares, de sorte que le  est retenu lorsque le prix du catalyseur ou sa résistance à l'empoisonnement au soufre sont des critères déterminants. Il est efficace pour l'hydrogénation de groupes nitro en groupes amine et peut être employé pour produire des amines secondaires par amination réductrice. Il peut également catalyser l'hydrogénolyse de composés organosulfurés, d'aldéhydes, de cétones, de phénols et d'acides carboxyliques pour donner leur alcane correspondant ; il n'est cependant pas très actif, et a souvent besoin de pression d'hydrogène supérieure à  et des températures supérieures à .

Comme semi-conducteur 
Le Disulfure de molybdène peut être utilisé comme semi-conducteur pour des transistors ultra-fins (bidirectionnels). Voir Transistor#%C3%89volution,_prospective.

Notes et références 

Molybdene
Matériau semi-conducteur
Lubrifiant
Catalyseur pour hydrogénation