Abstract
The thermal oxidation process of stoichiometric MoS2 and nonstoichiometric “Mo2S3”, together with the kinetics of oxidation of MoS2, were studied by using TG and DTA techniques in the Po2 range 1-0.0890 atm. MoS2 was oxidized completely to MoO3 in one step:
Irrespective of Po2 and the heating rate, “Mo2S3” was oxidized finally to MoO3, via the following four steps:
where (sur) refers to the surface layer.
The kinetic study revealed that the oxidation (α=0.01−0.90) of MoS2 to MoO2 was controlled by the kinetics
and that the apparent activation energies determined with the isothermal and the nonisothermal (10 deg min−1) method were 98.1±2.2 and 93.5±3.0 kJ mol−1, respectively, over the temperature range 540–625‡ and the Po2 range 0.612-0.129 atm. The relationship between the rate constantk and Po2 was determined.
Zusammenfassung
Mittels TG- und DTA-Methoden wurden im
-Bereich 1 bis 0,0890 atm thermische Oxydationsvorgänge an stöchiometrischem MoS2 und nichtstöchiometrischem „Mo2S3” sowie die Kinetik der Oxydation von MoS2 untersucht. MoS2 wird in einem Schritt vollständig zu MoO3 oxydiert:
Unabhängig von\(P_{O_2 } \) und der Aufheizgeschwindigkeit wird „Mo2S3“ über die folgenden vier Schritte zu MoO3 oxydiert:
wobei sich (sur) auf die Oberflächenschicht bezieht. Laut kinetischer Untersuchungen läuft die Oxydation (α=0.01−0.90) von MoS2 zu MoO3 nach der Gleichung 1−(1−α)1/3=kt ab; die durch isotherme bzw. nichtisotherme (10 grd/min) Methoden bestimmten virtuellen Aktivierungsenergien betragen 98.1±2.2bzw. 93.5±3.0 kJ/mol im Temperaturbereich 540–625 ‡C und in einem\(P_{O_2 } \)-Bereich von 0.612-0.129 atm. Die Beziehung zwischen der Geschwindigkeitskonstantek und\(P_{O_2 } \) wurde ermittelt.
РЕжУМЕ
МЕтОДАМИ тг И ДтА В АтМ ОсФЕРЕ кИслОРОДА с\(P_{O_2 } \) 1–0,0890 АтМ ИжУЧЕНы пРОцЕс сы тЕРМИЧЕскОгО ОкИслЕ НИь стЕхИОМЕтРИЧЕск ОгО MoS2 И НЕстЕхИОМЕтРИЧЕскО гО «Mo2S3», НАРьДУ с кИНЕтИкОИ ОкИслЕНИь ДИсУльФИДА МОлИБДЕН А. MoS2 ОкИсльЕтсь ДО МОО3 В О ДНУ стАДИУ:
→МОО3 + 2 SO2 НЕстЕхИОМЕтРИЧЕскИ И «Mo2S3», НЕжАВИсИМО От Д АВлЕНИь кИслОРОДА И скОРОстИ НАгРЕВА ОкИсльЕтсь ДО кОНЕЧН ОгО МОО3 В ЧЕтыРЕ стАД ИИ:
, гДЕ пОВ. ОБОжНАЧАЕт пО ВЕРхНОстНыИ слОИ. ИжУ ЧЕНИЕ кИНЕтИкИ пОкАжАлО, Чт О ОкИслЕНИЕ ДИсУльФИДА МОлИБДЕН А ДО тРЕхОкИсИ МОлИБД ЕНА (А=0.01–0.90) пОДЧИНАЕтсь кИНЕтИЧ ЕскОМУ УРАВНЕНИУ 1−(1−А)1/3=kt. кАжУ ЩИЕсь ЁНЕРгИИ АктИВА цИИ, ОпРЕДЕлЕННыЕ ИжОтЕР МИЧЕскИМ И НЕИжОтЕРМИЧЕскИМ МЕ тОДОМ (0 гРАД·МИН−1), РАВ НьлИсь, сООтВЕтстВЕННО, 98.1±2.2 И 93.5± 3.0 кДж·МОль−1 В ОБлАстИ тЕМпЕРАтУР 540–625‡ И ДАВл ЕНИИ кИслОРОДА 0.612–0.129 АтМ. УстА НОВлЕНА ВжАИМОсВьжь МЕжДУ кО НстАНтОИ скОРОстИ k И
.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Explore related subjects
Discover the latest articles, news and stories from top researchers in related subjects.Avoid common mistakes on your manuscript.
References
G. H. Moh, Gh. Udubasa and R. Hüller, Metall, 28 (1974) 804.
H. Rau, J. Phys. Chem. Solids, 41 (1980) 765.
Y. Suzuki, T. Uchida, M. Wakihara and M. Taniguchi, Mat. Res. Bull., 16 (1981) 1085.
W. E. Jamison and S. L. Cosgrove, ASLE Trans., 14 (1971) 62.
J. N. Ong, University of Utah, Ph.D. Thesis, 1955.
A. N. Zelikman and L. V. Belaevskaya, J. Inorg. Chem. USSR, 10 (1956) 2245.
I. Galateanu, Rev. Chim. Bucharest, 8 (1957) 363.
I. Galateanu, Ibid., 7 (1956) 531.
L. Condurier, I. A. Wilkomirsky and G. Morizot, Trans. Inst. Min. and Metall., Sect. C, 79 (1970) C34.
I. A. Wilkomirsky, A. P. Watkinson and J. K. Brimacombe, Ibid, 84 (1975) C197.
M. A. Doheim, M. Z. Abdel-Wahab and S. A. Rassoul, Met. Trans. B, 7B (1976) 477.
S. Ross and A. Sussman, J. Phys. Chem., 59 (1955) 889.
P. R. Amman and T. A. Loose, Met. Trans., 2 (1971) 889.
C. Cardoen, University of Utah, Ph.D. Thesis, June 1969.
T. H. Etsell and S. N. Flengas, Metall. Trans., 3 (1972) 27.
S. K. Basu and M. Taniguchi, J. Thermal Anal., 29 (1984) 1209.
S. K. Basu and M. Taniguchi, Ibid, 30 (1985) 1129.
S. K. Basu and M. Tanigushi, Thermochim. Acta, 109 (1986) 253.
S. K. Basu and M. Taniguchi, Ibid, to be published.
G. Ramadorai, M. E. Wadsworth and C. K. Hansen, Metall. Trans. B, 6B (1975) 579.
A. W. Coats and J. P. Redfern, Nature, 201 (1964) 68.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
We thank Sumiko Lubricant Co. Ltd. for supplying the single-crystals of MoS2 used in the above experiments.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Shigegaki, Y., Basu, S.K., Wakihara, M. et al. Thermal analysis and kinetics of oxidation of molybdenum sulfides. Journal of Thermal Analysis 34, 1427–1440 (1988). https://doi.org/10.1007/BF01914367
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01914367