MoS2-TiO2復合物的制備及其潤滑與催化性能研究.pdf

1、二硫化鉬(MoS2)納米微粒的潤滑與催化性能與其形態(tài)、尺寸等有著密切的聯(lián)系。前期研究發(fā)現(xiàn)，在潤滑方面，封閉的球形結(jié)構(gòu)納米MoS2微粒(s-MoS2)一般優(yōu)于片狀納米MoS2。此外，s-MoS2可在TiO2等表面形成更為規(guī)整的球形結(jié)構(gòu);在催化方面，片狀納米MoS2具有優(yōu)異的光催化性能，且與納米TiO2有明顯的催化協(xié)同效應(yīng)，而封閉的球形MoS2的光催化性能較弱。球形結(jié)構(gòu)的s-MoS2在摩擦力的剪切作用下會發(fā)生剝離，從而轉(zhuǎn)化成催化性能活潑的片

2、狀納米MoS2。這為我們提供了設(shè)計一種新型綠色潤滑劑的思路:利用TiO2誘導出規(guī)整的s-MoS2，作為潤滑添加劑使用，在潤滑劑壽命終止后，因摩擦作用，MoS2/TiO2可釋放片狀納米MoS2與納米TiO2復合光催化劑，它們隨同潤滑劑一同排放，在太陽光下對潤滑劑中的有機物進行降解，從而有望解決潤滑劑跑冒滴漏對環(huán)境的污染問題。本學位論文考察了s-MoS2在潤滑油脂中的潤滑性能，探索出擁有規(guī)整s-MoS2的MoS2/TiO2復合物制備方法，考

3、察了MoS2/TiO2復合物在基礎(chǔ)油脂中的潤滑性能，最后研究了粉末潤滑時，滾動摩擦誘導MoS2復合物功能轉(zhuǎn)變（潤滑→光催化）的機理，初步揭示出MoS2復合物功能轉(zhuǎn)變與微觀形態(tài)磨損機理（如:球形→片狀）的內(nèi)在聯(lián)系，為此，開展了如下工作:
　　首先，對s-MoS2的合成工藝進行了優(yōu)化，然后在高頻往復試驗機上，采取球-盤摩擦方式，研究了合成的s-MoS2在基礎(chǔ)油脂中的摩擦學性能。在癸二酸二異辛酯(DOS)中，s-MoS2表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦

4、學性能，能顯著地降低DOS的摩擦系數(shù)及提升其抗磨損性能。磨斑表面的激光掃描顯微鏡(LSM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、光電子能譜(XPS)、顯微紅外等分析結(jié)果表明，摩擦過程中s-MoS2與DOS被吸附到摩擦表面，形成潤滑膜，從而降低了摩擦副的摩擦與磨損;在潤滑脂中，s-MoS2也表現(xiàn)出十分優(yōu)異的摩擦學性能，摩擦表面的LSM、SEM、XPS表征結(jié)果表明:s-MoS2與潤滑脂在摩擦表面形成由MoS2、MoO3及有機物組成的摩擦化學膜，從而提

5、升了潤滑脂的抗磨減摩性能。
　　其次，在合成s-MoS2的反應(yīng)體系中，通過添加TiO2納米微粒，獲得了MoS2/TiO2復合物。該復合物中s-MoS2形態(tài)規(guī)整，并具有空心球結(jié)構(gòu)。然后在四球式摩擦磨損試驗機上，以菜籽油為基礎(chǔ)油，對制備的MoS2/TiO2復合物的摩擦學性能進行了評價。結(jié)果表明，MoS2/TiO2復合物具有比s-MoS2更為優(yōu)異的潤滑性能。摩擦表面LSM、SEM和XPS表征結(jié)果表明，復合物中s-MoS2與納米TiO2具

6、有潤滑協(xié)同效應(yīng)，在摩擦表面形成含有MoO3與TiO2的摩擦膜，從而基礎(chǔ)油的潤滑性能得到明顯提升;然后考察了MoS2/TiO2復合物在自制鋰基潤滑脂中的摩擦學性能，并與s-MoS2與納米TiO2進行了對比。結(jié)果也顯示了MoS2/TiO2中s-MoS2與納米TiO2具有潤滑協(xié)同效應(yīng)，在潤滑表面也形成含有MoO3與TiO2的摩擦膜，從而表現(xiàn)出比純的s-MoS2更為優(yōu)異的潤滑性能。
　　最后，利用滾動干摩擦方式，探索了摩擦誘導MoS2復合

7、物功能轉(zhuǎn)變（潤滑→光催化）的機理。利用HRTEM等對摩擦前后復合物的形態(tài)變化進行了表征，然后以甲基橙溶液模擬有機廢水，在光催化反應(yīng)儀中對滾動摩擦前后的MoS2/TiO2復合物的光催化性能進行了研究。結(jié)果表明，滾動摩擦可以剝離MoS2/TiO2復合物中的s-MoS2，使其封閉的層狀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出活潑的層片邊緣，從而與TiO2表現(xiàn)出協(xié)同光催化降解甲基橙的性能。
　　本論文研究結(jié)果不僅證明了球形結(jié)構(gòu)MoS2的潤滑優(yōu)勢，還通過添加納米TiO2