Titaanidisulfidi

Titaanidisulfidi
Tunnisteet
CAS-numero 12039-13-3
PubChem CID 61544
Ominaisuudet
Molekyylikaava TiS2
Moolimassa 112,01
Ulkomuoto Kellanruskea kiteinen aine
Tiheys 3,22 g/cm3[1]
Liukoisuus veteen Ei liukene veteen

Titaanidisulfidi (TiS2) eli titaani(IV)sulfidi on titaani- ja sulfidi-ionien muodostama epäorgaaninen ioniyhdiste. Yhdistettä voidaan käyttää elektrodimateriaalina litliumioniakuissa ja kiinteänä voiteluaineena.

Ominaisuudet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Huoneenlämpötilassa titaanidisulfidi on kellanruskeaa kiteistä ainetta. Yhdisteen alkeiskoppi on heksagonaalinen. Aine on veteen liukenematonta, mutta liukenee kuumennettaessa happoliuoksiin, jolloin se myös hajoaa. Titaanidisulfidin rakenne muistuttaa kadmiumjodidin rakennetta ja koostuu titaani- ja sulfidi-ionien muodostamista kerroksista. Alkalimetalli- ja maa-alkalimetallikationit sekä eräät orgaaniset anionit voivat interkalatoitua titaani- ja sulfidi-ionikerrosten väliin.[1][2][3][4]

Valmistus ja käyttö

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Litiumionit interkalatoituvat titaanidisulfidikerrosten väliin akun purkautuessa

Titaanidisulfidia voidaan valmistaa kuumentamalla titaanin ja rikin seosta. Tyypillisempi tapa on kuitenkin titaani(IV)kloridin ja rikkivedyn välinen reaktio kuumassa posliinista valmistetussa putkireaktorissa.[1][2][3][4]

TiCl4 + 2 H2S → TiS2 + 4 HCl

Ensimmäisenä titaanidisulfidin käyttöä litiumioniakkujen katodimateriaalina tutki M. Stanley Whittingham[5]. Litiumionit kykenevät interkalatoitumaan titaanidisulfidin kiderakenteeseen ja myös poistumaan siitä. Titaanidisulfidia elektrodimateriaalinaan käyttävät akut tuottavat suuren jännitteen. Kaupallisissa sovelluksissa titaanidisulfidin ovat kuitenkin korvanneet myöhemmin kehitetyt tehokkaammat materiaalit. Titaanidisulfidia voidaan käyttää molybdeenidisulfidin tavoin kiinteänä voiteluaineena.[1][2][3][6]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ a b c d Tony Jones & Terry A. Egerton: Titanium Compounds, Inorganic, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2012.
  2. ↑ a b c Thomas Scott, Mary Eagleson: Concise encyclopedia chemistry, s. 1111. Walter de Gruyter, 1994. ISBN 978-3110114515 (englanniksi)
  3. ↑ a b c Heinz Sibum, Volker Güther, Oskar Roidl, Fathi Habashi, Hans Uwe Wolf & Carsten Siemers: Titanium, Titanium Alloys, and Titanium Compounds, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, New York, 2017.
  4. ↑ a b Egon Wiberg, Nils Wiberg, Arnold Frederick Holleman: Inorganic chemistry, s. 1333. Academic Press, 2001. ISBN 978-0-12-352651-9 Kirja Googlen teoshaussa Viitattu 18.10.2019. (englanniksi)
  5. ↑ Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry 2019: Lithium Ion Batteries Kungliga Vetenskaps Akademin. Viitattu 18.10.2019. (englanniksi)
  6. ↑ Alvin J. Salkind, Martin Klein, Kathryn R. Bullock, John R. Pierson & Paul R. Gifford: Batteries, Secondary Cells, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2003.