二硫化钼(MoS2),过渡金属硫族化合物的典型代表,具有独特的“三明治夹心”结构,层内原子通过强共价键结合,而层间则通过较弱的范德华力结合,层与层很容易滑移。正是MoS2这种独特的结构,而一直以来被广泛应用于固体润滑和润滑油或润滑脂添加剂,并享有“润滑之王”的美誉。众所周知,与MoS2块状材料相比,纳米级MoS2在抗磨减摩方面表现出更加优异的摩擦学性能,因此,开发高性能的MoS2基纳米复合材料是当前摩擦与润滑领域的研究重点。据此,本文主要研究了MoS2基纳米复合材料的水热形貌调控及其摩擦学性能,为发展高性能的MoS2基纳米润滑材料提供理论与应用支持。本文的主要研究内容如下：1、表面活性剂辅助水热合成MoS2纳米材料及摩擦学性能研究。采用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助水热合成了均一MoS2纳米花,并讨论了反应时间、CTAB浓度及pH值对产物形貌的影响。基于上述结果,我们提出了MoS2纳米花可能的生长演化机理。此外,我们考察了制备产物MoS2纳米花作为基础油(HVI 1500)添加剂的摩擦学性能,结果表明添加MoS2纳米花能有效提高基础油的摩擦学性能。类似的,以泊洛沙姆(F-127)作为表面活性剂,通过水热反应合成了MoS2中空微球。在讨论了反应时间和F127浓度对产物形貌影响的基础上,探索了MoS2中空微球可能的生长机理。此外,我们考察了制备产物MoS2中空微球作为基础油(石蜡)添加剂的摩擦学性能,结果表明添加MoS2中空微球能有效改善基础油的摩擦学性能。2、混合表面活性剂辅助水热合成MoS2分级自组装纳米结构及摩擦学性能研究。发展了混合表面活性剂辅助水热合成法。以苄基三乙基氯化铵(TEBAC)作为单一表面活性剂时,水热合成产物为MoS2花状空心微球,而以TEBAC-CTAB作为混合表面活性剂时,产物为MoS2核壳微球。类似的,以TEBAC-葡萄糖作为混合表面活性剂时,产物为MoS2花状纳米棒,上述产物均由MoS2纳米片组装而成。同时,我们研究了各种水热条件,如表面活性剂浓度、温度等对产物形貌的影响。此外,我们考察了上述三种产物的MoS2纳米结构作为基础油石蜡添加剂的摩擦学性能,结果表明添加MoS2纳米材料能有效改善基础油的摩擦学性能。3、MoS2/ZnS、MoS2/Bi2S32D纳米复合材料的水热合成及摩擦学性能。以钼酸钠、硫酸锌、硫脲及盐酸羟氨为原料,采用水热合成法制备了MoS2/ZnS超薄纳米片,并讨论了Mo与Zn、S之间的摩尔比对产物形貌影响。此外,我们将水热法合成MoS2/ZnS超薄复合纳米片作为基础油(石蜡)添加剂进行了摩擦学性能研究,结果表明,所有添加MoS2/ZnS超薄纳米片混合油样的摩擦系数均降低,特别是添加2%MoS2/ZnS超合纳米片的油样具有更佳摩擦学性能,因此,MoS2/ZnS超薄纳米片的添加能有效增强石蜡的摩擦学性能,降低材料的磨损。类似的,我们Bi盐替代上述水热反应中硫酸锌,在相同的条件下,采用上述类似的水热合成法制备了MoS2/Bi2S3纳米片,这种片状结构是由MoS2花状片层结构包覆Bi2S3纳米棒而形成的。同样的,我们讨论Mo与Bi、S之间的摩尔比对产物形貌的影响。此外,我们将水热法合成MoS2/Bi2S3纳米片作为基础油(石蜡)添加剂进行了摩擦学性能研究,结果表明,所有添加MoS2/Bi2S3纳米片混合油样的摩擦系数均降低,特别是添加2%MoS2/Bi2S3纳米片的油样具有更佳摩擦学性能,因此,MoS2/Bi2S3纳米片的添加能有效增强石蜡的摩擦学性能,降低材料的磨损。4、MoS2基二维纳米复合材料的水热合成及摩擦学性能。以改进Hummer法合成的石墨烯为前驱体,采用NaCl辅助水热合成法制备了MoS2/GR复合纳米管,并讨论了石墨烯及NaCl的浓度对产物形貌的影响。此外,我们将水热法合成MoS2/GR复合纳米管作为基础油(石蜡)添加剂进行了摩擦学性能研究,结果表明,所有添加MoS2/GR复合纳米管混合油样的摩擦系数均降低,特别是添加1%MoS2/GR复合纳米管的油样具有更佳摩擦学性能类似的,以固相烧结合成的g-C3N4作为前驱体,采用水热合成法制备了g-C3N4/MoS2超薄复合纳米片,并讨论了g-C3N4添加量和表面活性剂对产物形貌的影响。此外,我们将水热法合成g-C3N4/MoS2超薄复合纳米片作为基础油(石蜡)添加剂进行了摩擦学性能研究,结果表明,g-C3N4/MoS2超薄复合纳米片的添加能有效增强石蜡的摩擦学性能,起到抗磨减磨的效能。
