Disulfure de titane
Le disulfure de titane, ou sulfure de titane(IV), est un composé chimique de formule TiS2. Il s'agit d'un solide diamagnétique de couleur bronze ou dorée ayant une structure cristalline feuilletée semblable à celle de l'iodure de cadmium (alternativement groupe d'espace P63mc du système hexagonal, no 186, et groupe d'espace P3m1 du système trigonal, no 164)[3]. Sa conductivité électrique correspond à celle d'un métalloïde[4], ce qui permet de l'utiliser comme cathode d'accumulateur électrique[5] avec une anode en lithium grâce aux capacités d'intercalation des cations Li+ dans la structure cristalline feuilletée du disulfure de titane[6], ce qui présente un intérêt par exemple pour le développement d'accumulateurs au lithium à électrolyte solide pour véhicules électriques hybrides[7] :
- TiS2 + Li Li+[TiS2]−.
| Sulfure de titane(IV) | |||
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| __ Ti __ S Structure cristalline du disulfure de titane. |
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| Identification | |||
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| Nom systématique | sulfure de titane(IV) | ||
| Synonymes |
disulfure de titane |
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| No CAS | |||
| No ECHA | 100.031.699 | ||
| No CE | 234-883-0 | ||
| No RTECS | XR2460000 | ||
| PubChem | 61544 | ||
| Apparence | solide couleur bronze à l'odeur d'œuf pourri (H2S)[1] | ||
| Propriétés chimiques | |||
| Formule | S2Ti |
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| Masse molaire[2] | 111,997 ± 0,011 g/mol S 57,26 %, Ti 42,74 %, |
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| Précautions | |||
| SGH[1] | |||
  Attention |
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| NFPA 704[1] | |||
| Transport[1] | |||
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| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |||
Réactions
Le disulfure de titane s'hydrolyse en présence d'humidité ou d'eau, notamment de solutions aqueuses d'acides, avec formation de sulfure d'hydrogène H2S et de dioxyde de titane TiO2[8], d'où son odeur d'œuf pourri sous l'effet de l'humidité de l'air :
Il est stable dans l'air à température ambiante, mais donne du TiO2 lorsqu'il est chauffé à l'air libre :
Il est combustible en raison de sa teneur en sulfure, produisant du dioxyde de soufre SO2 gazeux. Il donne du sulfure de titane(III) Ti2S3 par chauffage à l'abri de l'air :
Il est décomposé par l'acide nitrique et l'acide sulfurique concentré chaud avec formation de soufre. Il se dissout dans les solutions bouillantes d'hydroxyde de sodium NaOH et d'hydroxyde de potassium KOH en formant des titanates et sulfures de sodium et de potassium, respectivement[8].
Synthèse
Le disulfure de titane peut être préparé à partir de tétrachlorure de titane TiCl4 et de sulfure d'hydrogène H2S[3] - [9] :
La synthèse directe à partir des éléments est également possible aux alentours de 500 °C, et permet d'obtenir un composé de plus grande pureté[8] - [9] :
Notes et références
- « Fiche du composé Titanium(IV) sulfide, 99.8% (metals basis) », sur Alfa Aesar (consulté le ).
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (de) A. F. Holleman, Nils Wiberg et Egon Wiberg, Holleman-Wiberg Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 91e-100e éd., Walter de Gruyter & Co, 1985, p. 1065. (ISBN 3-11-007511-3)
- (en) Lesley E. Smart et Elaine A. Moore, Solid State Chemistry: An Introduction, 3e éd., Taylor & Francis, 2005. (ISBN 978-0748775163)
- (en) M. Stanley Whittingham, « Lithium Batteries and Cathode Materials », Chemical Reviews, vol. 104, no 10,‎ , p. 4271-4302 (PMID 15669156, DOI 10.1021/cr020731c, lire en ligne).
- (en) Zhan-Liang Tao, Li-Na Xu, Xing-Long Gou, Jun Chen et Hua-Tang Yuan, « TiS2nanotubes as the cathode materials of Mg-ion batteries », Chemical Communications, no 18,‎ , p. 2080-2081 (PMID 15367984, DOI 10.1039/b403855j, lire en ligne).
- (en) James E. Trevey, Conrad R. Stoldt et Se-Hee Lee, « High Power Nanocomposite TiS2 Cathodes for All-Solid-State Lithium Batteries », Journal of The Electrochemical Society, vol. 158, no 12,‎ , article no A1282 (DOI 10.1149/2.017112jes, lire en ligne).
- (de) Georg Brauer, en collaboration avec Marianne Baudler, Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, 3e éd. révisée, vol. 2, Ferdinand Enke, Stuttgart, 1978, p. 1371. (ISBN 3-432-87813-3)
- (en) M. J. Mckelvy, W. S. Claunsinger et G. Ouvrard, « Titanium Disulfide », Inorganic Syntheses: Nonmolecular Solids, vol. 30,‎ , p. 28-32 (DOI 10.1002/9780470132616.ch7, lire en ligne).