Il composto inorganico noto come disolfuro di titanio (TiS2) è parte del gruppo dei dicalcogenuri a causa della presenza di zolfo, appartenente al gruppo 16 degli elementi noti come calcogeni. Si classifica come dicalcogenuro dei metalli di transizione (TMDs) a causa della presenza del titanio, un elemento del blocco d.
Il disolfuro di titanio ha destato un vivo interesse nell’ambito dell’elettronica e dell’optoelettronica, trovando applicazioni in dispositivi elettronici e sensori. Inoltre, i calcogenuri dei metalli di transizione mostrano un notevole potenziale per le batterie ricaricabili grazie alla stabilità strutturale e al rapido trasporto degli ioni.
Anche se di per sé è un isolante, il disolfuro di titanio, quando ridotto a pochi strati o monostrato, può manifestare proprietà semiconduttive o metalliche, a seconda del numero di strati.
Questo materiale fa parte di un gruppo con una struttura bidimensionale, notevole per le sue proprietà elettriche e termiche. La sua struttura a sandwich, con uno strato esagonale di atomi metallici legati in modo covalente e due strati di atomi di calcogeno, lo rende un potenziale sostituto del grafene.
Esistono diversi metodi di produzione del disolfuro di titanio stratificato in 2D, come l’esfoliazione a flusso comprimibile (CFE), l’esfoliazione in fase liquida (LPE) e la deposizione chimica da vapore (CVD). Recentemente sono stati adottati anche metodi di intercalazione elettrochimica per ottimizzare le proprietà elettroniche dei solidi stratificati.
Questo composto presenta notevoli proprietà utili per l’elettronica, l’ottica, il trasporto, l’energia e la catalisi, mostrando potenzialità nell’ambito dell’optoelettronica e del recupero di energia.
Il disolfuro di titanio si presenta come una polvere gialla o grigia con un odore sgradevole ed è utilizzato come lubrificante solido grazie alla sua struttura a strati. Trova impiego anche come materiale per elettrodi in vari dispositivi di accumulo di energia, come le batterie ricaricabili, in particolare quelle a ioni di litio.
Queste proprietà lo rendono un candidato promettente nel campo delle batterie ricaricabili, in grado di migliorarne l’efficienza e la durata. La proposta di una batteria a ioni di litio con anodo di litio e catodo di disolfuro di titanio è stata riconosciuta con il Premio Nobel per la Chimica nel 2019.