過渡族金屬硫、硒化物納米材料的制備及摩擦學性能研究.pdf

1、層狀結構的過渡金屬硫、硒化物MX2(M=Mo、W、Nb、Ta；X=S、Se)作為固體潤滑劑，得到了廣泛應用。但由于其晶體邊緣不飽和的懸掛鍵具有化學活性，在摩擦過程中容易黏附到金屬表面和被氧化，使其摩擦學性能急劇降低，這種現(xiàn)象在潮濕的氣氛中尤其嚴重。而獨特閉合結構的MX2(M=Mo、W、Nb、Ta；X=S、Se)納米材料(納米顆粒、納米線、納米管/束)，結構上消除了懸掛鍵的存在，提高了化學穩(wěn)定性，對降低摩擦磨損具有重要意義，在摩擦學上將有

2、廣闊的應用前景。 本文主要對過渡族金屬硫、硒化物MX2(M=Mo、W、Nb、Ta；X=S、Se)型納米材料的制備工藝和摩擦學性能等問題進行了初步探索。主要研究內容包括： (1)以多孔氧化鋁為模板，在氧化鋁納米孔洞中生成WS2和MoS2納米管。用單質S粉分別和Nb、Ta金屬粉末在密封石英管內加熱，通過固相反應合成了大量Nbs2和TaS2納米線(束)。對所合成的納米材料分別用FEM、SEM、EDS、XRD等測試手段進行表面形

3、貌和結構成分的表征。另外，用直接熱分解鉬酸銨鹽的方法得到了板狀納米結構-Mos2。 (2)將單質Se粉分別和Mo、W金屬粉末密封在石英管內，在高溫箱式爐中加熱，通過固相反應合成了大量的MoSe2和WSe2納米片。將單質Se粉分別與W、Nb金屬粉末在高能球磨機內進行球磨，然后在管式爐內加熱，在Ar和N2混合氣氛下反應生成了大量的WSe2、NbSe2納米線和納米富勒烯顆粒。對所合成的納米材料分別用TEM、SEM、EDS、XRD等方法

4、進行了結構、形貌和成分的測試和表征。 (3)分別以NbS2和WSe2為例，對一維硫化物和零維硒化物納米材料的生長過程及影響其結晶生長的環(huán)境因素，如反應溫度、保溫時間、降溫速率、氣體流量、過硒系數(shù)等反應條件進行了簡單討論，并對一維MX2納米材料的生長機制給出了合理解釋。 (4)用原子力顯微鏡(AFM)的側向力模式(LFM)評價了MoS2和WS2管狀結構的納米摩擦學行為。將NbS2、TaS2納米線作為潤滑油添加劑，在MS-T

5、3000摩擦磨損試驗機上進行了摩擦性能測試。將MOSe2納米片、WSe2和NbSe2納米顆粒分別作為潤滑油添加劑，添加在不同的基礎油中，在UMT-2多功能摩擦試驗機上進行了不同條件、不同運動形式的摩擦學試驗，對硒化物納米材料的摩擦學行為進行了初步探討。 (5)通過對添加MX2納米級固體添加劑的潤滑油的摩擦性能試驗，初步探討了含有MX2納米級固體添加劑的潤滑油的摩擦機制，其優(yōu)異的摩擦性能可能歸結于MX2納米材料獨特的閉合結構，潤滑