碳化鉬

碳化鉬（Molybdenum Carbide）為灰色六方晶體。具有較高熔點和硬度、良好熱穩定性和機械穩定性和很好抗腐蝕性等特點。熔點為2692℃。不溶於水和鹼液，微溶於硝酸、硫酸和氫氟酸。

碳化鉬主要催化反應類型：

1、加氫氫解反應；

2、加氫脱硫HDS和加氫脱氮HDN反應；

3、異構化反應；

4、烴類轉化與合成反應；

5、氨合成中的應用。 ^[1] 

製備原理方程式：Mo + C → MoC

可以由二種元素直接化合或由鉬的氧化物、鉬酸鹽在還原氣氛下於800℃左右時反應制備。

從全球的消費結構看，鉬確實稱得上是鐵的同盟軍。西方發達國家對鉬的需求80%源於鋼鐵，不鏽鋼吸納30%的鉬，低合金鋼吸納30%，鑽探刀頭和切削刀具佔10%，鑄鋼佔10%。另外20%的鉬消費在鉬化學制品、鉬基潤滑劑和石油精煉等方面。頗為典型的美國1998年在鋼鐵生產中鉬的消費比例是75%。

此外以鉬為基的合金在電子、金屬加工及航天工業中也得到日益廣泛的應用。

TZM合金具有優異的高強度及綜合性能，是應用最廣泛的鉬合金。美國用TZM合金製作發動機的渦輪盤，其用鉬量佔鉬總用量的15%。我國生產包括TZM鉬合金在內的鉬材已不下於22個牌號，20世紀90年代初我國鉬及鉬製品的產量已近200噸。

TZM和TZC鉬合金的高機械性能比純鉬好，廣泛用於製造高工、模具及各種結構件。我國早在20世紀年代即已成功地將它們製成各種無縫鋼管的熱穿孔頂頭。此種用粉冶技術製造的燒結鉬頂頭減少了原料消耗（為鑄態的50%），平均使用壽命提高1.5～2倍。

鉬錸合金（含50%Re）製成的無縫管高性能優良，可在接近其熔點的度下使用，用作熱電偶套管和電子管陰極的支架、環、柵極等零件。

鉬及鉬合金除具有高強度，良好的導電、導熱和低的熱膨脹係數（與電子管用玻璃相近）外，還擁有較鎢易於加工的優勢，因此用常規加工方法生產的板、帶、箔、管、棒、線和型材等在電子管（柵極和陽極）、電光源（支撐材料）零件，金屬加工工具（壓鑄和擠壓模、鍛模、穿孔頂頭、液態金屬濾篩）及渦輪盤等部件中得到廣泛應用。

鉬作為鋼材的盟友，和鎳、鉻一起作為合金元素能夠減少合金鋼在熱處理時經常發生的脆變。在高速鋼中用鉬代替鎢在解決鎢資源不足方面，美國走在了前面。據計算，鉬具有兩倍於鎢的“能力”。這樣一來含鎢18%的鋼可由含鉬9%的鋼代替（同時加入鉻與釩），大大降低了鋼的生產成本。鉬在不鏽鋼內的作用是提高耐蝕性、增加高強度及改善可焊性。可見鉬在鋼鐵工業中有着非同凡響的作用。

鉬在真空爐工作的度和壓力下，具有極低的蒸氣壓。因此鉬零件對爐內工件或工作物質的污染最少，並且蒸發損失肯定不會制約諸如加熱元件和隔熱包封等鉬質高零件的使用壽命。

在製造玻璃製品方面鉬的高強度使它成為快速加熱期間最為理想的電極與處理和加工設備。鉬與大多數玻璃組分在化學上是相容的，更不會由於小量鉬溶解在玻璃熔槽內而造成有害的髮色效應。作為玻璃熔煉爐中的加熱電極，其壽命可長達3～5年。

解決鉬的低延性和高氧化問題的主要途徑就是開發一種以二硅化鉬（MoSi₂）為基的先進複合材料。

鉬與氧接觸形成的Mo02在800℃昇華，冷凝時得到一種黃白色的翳狀物，給發揮鉬在高強度和抗蠕變性能上的優勢造成了嚴重的工程問題。為此採用了有自愈能力的富硅塗層，然而這種塗層抗熱循環效應的能力極差。而以二硅化鉬作基體的複合材料Mo-Si-B的高強度和抗氧化能力很好，但延性差，僅限生產小批量商用產品。為解決延性問題，確定了這種鉬—硅—硼系複合材料的組成範圍，使之除抗氧化性能奇佳外，高機械性能與TZM合金相當。該複合材以Mo5SiB（T2）為基體相，以金屬鉬為第二相。金屬相提高了複合材料的延性，基體相可形成自愈性的氧化皮。製成的同時加入鈦的Mo-6Ti-2.2Si-1.1B複合材料在1370℃下暴露在空氣中2小時，肉眼幾乎看不到變化，較之TZM還要優越。這是鉬基合金一項了不起的成就。

鉬的第二項新成就是作充填藥彈頭的內襯（軍事上叫藥型罩），這種彈頭在軍事和工業應用中可穿透和切削很深的深度。在這類裝置內，內襯周圍的藥以可控的方式起爆，使內襯以一種非常奇特的方式變形。變形使內襯材料產生有極高速度、極大張力的棒狀碎片（噴射器）可深深地穿入靶材或目標。

襯鉬藥藥型罩的開發是一個嶄新的研究領域。傳統彈頭藥型內襯材料是銅，但鉬的聲速為5.12千米/秒（銅為3.94千米/秒）、密度10.2克/釐米3（銅為8.93克/釐米3）。為獲得高速相干噴射，尖頭必須要有高的聲速。使用鉬的藥型設計可使噴射尖頭的速度大於12千米/秒，而使用銅速度尚不足10千米/秒。兩者速度相差20%～25%，其原因就在於高聲速使尖頭的能量增加，從而導致穿透力提高。最新的藥藥型罩以錐形和嗽叭型為好。用鉬代銅將是軍械上的一項重要改革。

鉬的第三項新成就是製造平板型顯示設備。在電子行業，平板型顯示設備仍然使用有源矩陣液晶顯示（LCD）技術。但LCD正與處於不同開發階段的場發射顯示（FED）、電致發光顯示（EL）、等離子體顯示面板（PDP）、陰極射線發光顯示（CRT）及真空熒光顯示（VFD）進行着全方位的激烈競爭。在這項顯示工藝中，顯示借兩塊被真空隔離的玻璃薄片實現。背面的玻璃當作陰極，在這片玻璃上以場發射極陣列的形式分佈着5億個以上的發射極尖端，發射極間的間隔比電視屏幕上的像素小得多。發射極尖端即由鉬製造，它們在顯示時既可單獨控制亦可分組控制。鑑於它們的視角寬，響應時間快，有寬的度範圍公差，特別是功耗低，與要求清晰、明亮、可移動、耐用的潮流一起，成為發展護板顯示工藝的主要推動力。顯示市場有高達100億美元以上的市場。平板顯示工藝用電子束蒸發將鉬沉積在發射極尖端上，其用量雖少，但對發展大屏幕、高清晰度電視卻有着不可限量的前程。 ^[1] 

（1）製備方法中的問題

程序升温的“局部規整反應”是合成高比表面積氮化鉬和碳化鉬的有效方法，利用這種方法成功地合成了粉末狀催化劑和擔載型催化劑。但是合成温度要求比較高，大規模合成催化劑過程中的傳質、傳熱問題仍然需要探索。氮化鉬和碳化鉬催化劑的結構敏感性，決定了必須合成出結構穩定和活性高的催化劑。雙金屬催化劑的合成問題更需要深入研究。另外，碳化物催化劑的表面積炭堵塞孔道使表面積減小、催化劑活性降低的問題雖早有認識，但仍未解決。同時更簡易的便於工業化規模的製備方法仍需探索。

（2）反應機理的研究問題

對於碳化物的加氫脱氮和脱硫的反應機理研究得較少。對於碳化鉬這類結構敏感的催化材料，理解其表面反應機理是很有必要的，如反應物分子的吸附、活化特性等.對HDS和HDN的研究主要集中於簡單的模型化合物，如噻吩、苯並噻吩、吡啶和喹啉等，有必要利用工業原料(餾分油)來考察它們的催化活性。由此可見，關於催化劑活性和選擇性的研究仍有很大潛力。

（3）助劑的研究問題

鎳、鈷和磷對硫化鉬催化劑的助催化作用是很明顯的。氮化鉬和碳化鉬儘管在電子特性、晶體結構和多孔型微粒晶相特徵等方面明顯不同於硫化鉬，但是人們一直期望鎳、鈷和磷對氮化鉬和碳化鉬有助催化作用。

（4）加氫精制過程中的問題

碳化物和氮化物在熱力學上很容易被硫化，研究發現，當原料中的硫含量高時，表面層氮化鉬會被硫化，催化活性受到影響。 ^[1] 

1、疏水參數計算參考值（XlogP）：無

2、氫鍵供體數量：0

3、氫鍵受體數量：0

4、可旋轉化學鍵數量：0

5、互變異構體數量：無

6、拓撲分子極性表面積：0

7、重原子數量：2

8、表面電荷：0

9、複雜度：0

10、同位素原子數量：0

11、確定原子立構中心數量：0

12、不確定原子立構中心數量：0

13、確定化學鍵立構中心數量：0

14、不確定化學鍵立構中心數量：0

15、共價鍵單元數量：2

鉬是一種銀白色的難熔金屬，熔點為2615℃，密度為10.2克/釐米³，膨脹係數小，幾乎與電子管的特殊玻璃的膨脹係數相同。鉬在常温下穩定，高於600℃時會迅速氧化。與碳、碳氫化合物或一氧化碳在高於800℃時反應生成碳化鉬。

碳化二鉬分子式為Mo₂C，分子量為203.88，含碳5.89% ，為深灰色金屬狀粉末，其結晶為密排六方晶格。密度為9.18g/cm³，熔點為2690℃。作為一類具有很高熔點和硬度、良好熱穩定性和機械穩定性、很好抗腐蝕特性的新型功能材料，已廣泛用於各種耐高温、耐摩擦和耐化學腐蝕等領域。具有類似貴金屬的電子結構和催化特性,可廣泛用於有氫參與的反應如烷烴異構化、不飽和烴加氫、加氫脱硫和脱氮等反應的催化劑。硬度高，耐磨損，抗擦傷。是鉬-碳化鉬硬質塗層和其它金屬陶瓷塗層的重要組分，亦可單獨用作耐磨損、抗擦傷塗層。