纳米过渡金属硫化物微粒在摩擦学中的应用

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纳米过渡金属硫化物在摩擦学应用中的研究进展

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２００７年２月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｆｂ２Ｈ７ｅ．ＣＤＶｏ．２Ｎｏ２１３．
第３２卷第２期
纳米过渡金属硫化物在摩擦学应用中的研究进展
李长生李俊茂刘艳清
层状结构的过渡金属硫化物ＭＸＭ＝Ｍ、Ｗ；（ｏ
发动机的寿命提高５～倍，使油耗量降低１２１３２。６／～／］Ｃ本文作者重点总结了近年来过渡金属硫化物纳米材料在摩擦学中的研究进展。
１过渡层状金属硫化物
Ｘ＝Ｓｅ、Ｓ）作为固体润滑剂得到了广泛应用，但由
ａＸ（ｓＭ２Ｍ＝Ｍ、Ｘ＝ＳＳ）ＴｅｔｃｒａｄｎｑｅｈｒｔｓｃｆｒｎｉｏｅｉｈｃｇｎｄｅｐａｄｏＷ；、ｅ．ｈｒｔｅｎｉｕａｃｒｔａｓｉｍｔｄｃａｏｅｉｅｒｒｏｅ．ｓｕｕｕｃａｅｉｏｔｔｎａｓｌｉｌｗｅｅ
ＡｂｔａｔＴｅｒｃｎｒｇｅｓｏｎｒａｉ—ｕｌｒｎ —ｉｅｔａｓｔｏｔｌｄｃａｄｇｎｄａｏｔｒａｓｗｅｅｄｓｒｂｄｓｒｃ：ｈｅｅｔｐｏｒｓｆｉｏｇｎｃｆｌｅｅｌｋｒｎｉｎｍｅａｉｈｏｅｉｅｎｎｍａｅｉｒｅｃｅｅｉｌｌｉ
于其晶体边缘不饱和的悬挂键具有化学活性，在摩擦
过程中容易粘合到金属的表面和被氧化，使摩擦学性能急剧降低，这种现象在潮湿的气氛中尤其严重。近年来，纳米技术的迅速发展以及纳米尺度研究材料力学、物理和化学性能的技术手段不断涌现，极

SiC纳米粒子对纳米硫化物等离子涂层摩擦学特性的影响

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第２７卷第技术与装备
ＲＨＵＬＩＨＵＹＵＺＥＣＩＪＳＨＵＡＮＧＢＥＩ
Ｖｏ．７，．１２Ｎｏ５Ｏｃ，０６ｔ２０
・
试验研究・
ＳＣ纳米粒子对纳米硫化物等离子涂层ｉ摩擦学特性的影响
ｅｉｉｎ，ｉｒｖｅｗｅｒｐｒｉｆｎｎａｄｓｍｉｒｎｓｒｃｕｅｕｌｈｄｏｔｎｓｆｃｅｔｍｐｏｅｔａｐｏｅｔｅｏａｏ— ｕｂｃｏ —ｔｕｔｒｄｓｐｉｅｃａｇ．Ｕｎｒ３０ｏ，ｈｒｓｎｉｄｅ５ＣｗｈｎｔｅｃｎｅｔｏＣｉｕｎ０％ｔ０％．ｔｅｆｃｉｎｃｅｉｉｎｆｔｅｎａｏａｕｍｉｒｎｓｒｃｅｏｔｎｆＳｉｓｄｒｇ１ｈｉｏ２ｈｒｔｏｏｆｃｅｔｏｎ — ｎｄｓｂｃｏ — ｔｕ — ｉｈ
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过渡金属硫族化合物纳米管的研究进展

进展评述过渡金属硫族化合物纳米管的研究进展陶占良　李锁龙　陈　军*(南开大学新能源材料化学研究所　天津　300071,China)陶占良　男,31岁,博士,从事纳米贮能材料的研究。

*联系人,E-m ail:chenab c@教育部“跨世纪优秀人才培养计划”基金资助项目(2002-48)2003-02-18收稿摘　要　主要介绍了过渡金属硫族化合物M X 2(M =M o ,W ,N b ,T a ,T i ,Zr ,Hf ,R e ;X =S ,Se )纳米材料的研究进展,综述了该类无机富勒烯纳米管的制备、生长机理及应用。

由于该类纳米管包含金属与非金属组成,有别于单一成分的碳纳米管,其在原子探针、催化、储氢、储锂等方面的应用前景广阔。

关键词　过渡金属硫族化合物　纳米管　无机富勒烯The Development of Transition -metal Dichalcogenide NanotubesTao Zhanliang ,Li Suolong,Chen Jun(I nstitute of N ew Ener g y M at erial Chemistr y ,N ankai U niver sity ,T ianjin 300071,China )Abstract T he r ecent pro gr ess o f tr ansitio n -metal dichalcog enide nanomat erials that could bedescr ibed as M X 2(M =M o ,W,N b,T a,T i,Zr ,Hf,Re;X =S ,Se )has been r eviewed.T hepreparat ion,for matio n mechanism and applicatio ns o f this kind of ino rg anic fuller ene -like nano tubeshave been r epo rted .T he distinctiv e str uctur e of these nano tubes ,especially t he funct ional metal /nonmetal com binat ion,enables them to be g oo d candidate for scanning pr obe micro pro be ,so lidlubr icant and energ y sto r age media fo r lithium and hydro gen.Key words T ransition-met al dichalco genide,N ano tube,Inor ganic fuller enes图1　WS 2和石墨的层状结构Fig .1　Layered structures of WS 2and graphite1　硫属化合物纳米管简介自从1985年发现碳家族中的新成员——C 60等富勒烯(Fullerene )[1]以及1991年发现碳纳米管(CarbonNano tubes )[2]以来,由于它们具有新颖的结构特征,特有的力学、电学、磁学及化学性质,已引起了国内外化学、物理、材料、电子学界的极大关注。

反胶束法制备纳米硫化锌微粒及其润滑性能

术是近几十年来摩擦学研究的重点之一，相应的粘结
动力学和表面、界面科学等学科领域的科学家纷纷投身于纳米材料的研究工作中来。纳米微粒是颗粒尺
寸为纳米量级（～１０ｎ１０ｍ）的超细微粒，因粒子尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大而具有量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，从而出现了许多不同于
ＬｕＨｏｎｈｕｉｇａ（ｏｅｅｏｔｉｓｃｎｅａｄＥｇｅｒｇＬａｃｅｇＵｉｒｉ，ｉｃｅｇＳａｄｎ５００ＣｉａＣｌｇｆｅａｉｃｎｎｉｅｉ，ｉｈｎｎｖｓｙＬａｈｎｈｎｏｇ２０，ｈｎ）ｌＭａｒｌＳｅｎｎｏｅｔｏ２
纳米材料是当前材料科学研究的热点之一，纳米
薛群基利用含硫有机化合物修饰硫金属化合物
和二硫金属化合物，制成纳米微粉，该物质在有机溶
材料的奇异特性和广阔的应用前景，使得材料、凝聚
态物理、胶体化学、原子物理、配位化学、化学反应
剂和润滑油中具有良好的分散性，解决了纳米颗粒在润滑油中聚结、分散性差的问题，使润滑油具有良好的抗磨性及承载能力。固体润滑材料及其相关润滑技
喷雾热分解法等，微乳液法制备超微粒子具有实验装置相对简单、操作容易、粒子尺寸可控、粒径分布
公司生产；高速冷冻离心机；电子天平；ＭＳ３四球Ｒ－
摩擦试验机，二级标准钢球直径为１．ｍ，硬度为２７ｍ
ＨＣ５６Ｒ９；显微镜。１２纳米硫化锌的制备．

极压抗磨剂的原理

极压抗磨剂的原理
极压抗磨剂是一种常用的摩擦副润滑添加剂，具有降低摩擦和磨损的功能。

其原理是通过在摩擦表面形成一层由低温形成的过渡金属硫化物膜（如硫化铜、硫化钴、硫化钨等），来减轻金属表面间的接触和磨损，从而延长摩擦件的使用寿命。

极压抗磨剂的原理主要包括以下几个方面：
1. 软膜原理：极压抗磨剂可以在高温高压下生成硫化物软膜，这种软膜可以填充和抹平金属表面的微观不平度，降低表面粗糙度，减少金属间的接触和磨损。

2. 润滑原理：极压抗磨剂可以形成一种润滑膜，降低金属间的摩擦系数，减小摩擦力和摩擦功耗。

润滑膜可以将金属表面分离保护起来，形成一种“盔甲”，减少磨擦、磨损和腐蚀。

3. 化学反应原理：极压抗磨剂中的硫元素可以与金属表面的氧化物、硝化物等反应生成低温稳定的硫化物，这些硫化物具有较高的熔点和良好的耐磨性能。

当硫化物形成时，会填充和覆盖在金属表面微观凹坑中，形成防止金属间接触和磨损的保护层。

4. 表面垫层原理：极压抗磨剂在含有极压添加剂的润滑油中添加，通过极压添
加剂在金属表面形成一层粘附性很强的垫层，起到减缓金属间相对滑动速度的作用，从而减少金属间的摩擦和磨损。

5. 渗透性原理：极压抗磨剂可以在润滑剂中形成一定的渗透性，能够进入金属表面的微观凹陷中，填充和润滑金属表面的微观不平度，减少金属间的接触和磨损。

综上所述，极压抗磨剂的原理是通过软膜原理、润滑原理、化学反应原理、表面垫层原理和渗透性原理等多种机制的协同作用，抑制摩擦表面的金属接触和磨损，降低摩擦系数，延长摩擦件的使用寿命。

通过合理选择和使用极压抗磨剂，可以在各种润滑条件下提高机械设备的工作效率和可靠性，减少能源消耗和维修成本。

过渡金属纳米硫化物的制备及其光学和催化性能研究

过渡金属纳米硫化物的制备及其光学和催化性能研究引言纳米技术是近十几年来最为热门的研究领域之一。

纳米材料具有与宏观材料不同的特殊物理和化学特性，因此在各种领域都有着重要应用。

其中，纳米硫化物因其优异的电子、光学和催化性质，被广泛研究。

由于硫原子具有较小的半径，并能与氧化物相反应，因此非常适合制备过渡金属硫化物的纳米材料。

本文介绍了一种简单易行的制备过渡金属纳米硫化物的方法，并对其光学和催化性能进行了研究。

制备方法过渡金属纳米硫化物的制备方法众多，如化学气相沉积、溶胶凝胶、水热法等。

本文采用的是一种简单易行的还原法制备过渡金属纳米硫化物的方法。

具体步骤如下：1.将过渡金属盐(如氯化钴、氯化镍等)和硫化物(如硫酸钠)溶解于去离子水中，得到过渡金属离子和硫离子溶液。

2.将硫化物溶液滴加入过渡金属离子溶液中，缓慢搅拌，并控制pH值为8左右，形成交替混合的沉淀。

3.将沉淀用离心机离心，洗涤干净，然后在100℃左右的高温下干燥。

通过透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)技术对所制备的样品进行表征，可以看出样品主要由过渡金属粒子和硫化物粒子构成。

此外，还可以通过紫外-可见光谱(UV-Vis)和拉曼光谱(Raman)来确定其光学性能。

结果与讨论1.光学性质所制备的过渡金属纳米硫化物样品的光学性质被研究，发现样品在可见光区域表现出明显的吸收峰。

这种吸收峰是由样品的表面等离子体共振引起的。

从光学吸收谱可以看出，CuS和NiS样品的吸收峰位置分别为480nm和395nm。

这表明，过渡金属纳米硫化物的光学性质可以通过改变其粒径和结构来调控。

2.催化性质采用所制备的CuS和NiS样品分别作为催化剂，在苯并咪唑(SBBI)的氧化反应中进行催化实验。

催化实验中，反应物为SBBI和过氧化氢(H2O2)，反应温度为25℃，反应时间为120min。

实验中添加的催化剂量为10mg。

结果表明，与无催化剂反应相比，CuS和NiS样品的加入能够显著促进反应速率，同时能够提高反应的选择性。

DLC_基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望

表面技术第53卷第8期DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望汤鑫1，王静静1*，李伟1，胡月1，鲁志斌2，张广安2（1.上海理工大学材料与化学学院，上海 200093；2.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，兰州 730000）摘要：类金刚石（DLC）薄膜是一种良好的固体润滑剂，能够有效延长机械零件、工具的使用寿命。

DLC 基纳米多层薄膜的设计是耐磨薄膜领域的一项研究热点，薄膜中不同组分层具备不同的物理化学性能组合，能从多个角度（如高温、硬度、润滑）进行设计来提升薄膜力学性能、摩擦学性能以及耐腐蚀性能等。

综述了DLC多层薄膜的设计目的与研究进展，以金属/DLC基纳米多层膜、金属氮化物/DLC基纳米多层膜、金属硫化物/DLC基纳米多层膜以及其他DLC基纳米多层膜为主，对早期研究成果及现在的研究方向进行了概述。

介绍了以上几种DLC基纳米多层膜的现有设计思路（形成纳米晶/非晶复合结构、软/硬交替沉积，诱导转移膜形成，实现非公度接触）。

随后对摩擦机理进行了分析总结：1）层与层间形成特殊过渡层，提高了结合力；2）软/硬的多层交替设计，可以抵抗应力松弛和裂纹偏转；3）高接触应力和催化作用下诱导DLC中的sp3向sp2转化，形成高度有序的转移膜，从而实现非公度接触。

最后对DLC基纳米多层膜的未来发展进行了展望。

关键词：DLC基纳米多层膜；力学性能；摩擦学性能；摩擦机理；结构中图分类号：TH117.1；TH142.2文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)08-0052-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.08.005Research Progress and Prospects on Tribological Propertiesof DLC Based Nano-multilayer FilmsTANG Xin1, WANG Jingjing1*, LI Wei1, HU Yue1, LU Zhibin2, ZHANG Guang'an2(1. School of Materials and Chemistry, Shanghai University of Technology, Shanghai 200093, China; 2. State Key Laboratory ofSolid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China)ABSTRACT: Friction and wear can cause surface damage of materials, especially metal materials, and shorten the service life of work pieces. DLC (diamond-like carbon) is an amorphous carbon film composed of mixed structures, usually formed by the mixture of sp2 carbon and sp3 carbon. With high hardness, low friction coefficient, good chemical inertness and biocompatibility, DLC is a kind of film with great potential, which has a wide range of applications in mechanical, electrical, biomedical engineering and other fields. Its super-hard, wear-resistant and self-lubricating properties meet the technical requirements of the modern manufacturing industry. It is widely used as solid lubricant for the surfaces of contact parts that rub against each other.收稿日期：2023-05-08；修订日期：2023-10-12Received：2023-05-08；Revised：2023-10-12基金项目：中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室开放课题（LSL-2205）；上海高校青年教师培养资助计划Fund：Open Project of State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences (LSL-2205); Shanghai University Youth Teacher Training Assistance Program引文格式：汤鑫, 王静静, 李伟, 等. DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望[J]. 表面技术, 2024, 53(8): 52-62.TANG Xin, WANG Jingjing, LI Wei, et al. Research Progress and Prospects on Tribological Properties of DLC Based Nano-multilayer Films[J]. Surface Technology, 2024, 53(8): 52-62.*通信作者（Corresponding author）第53卷第8期汤鑫，等：DLC基纳米多层膜摩擦学性能的研究进展与展望·53·Compared with single-layer DLC films with single component, DLC based nano-multilayer films with alternating layers of two or more components can improve the mechanical and tribological properties better, which is due to that different layers in the nano-multilayer films have different combinations of physical and chemical properties. Therefore, it can be designed from many aspects (such as high temperature, hardness, lubrication, and corrosion) to improve the mechanical properties, tribological properties and corrosion resistance of the films. Usually, the nano-multilayer films have good impact resistance and plastic deformation resistance ability, which can effectively inhibit the formation and propagation of cracks, and have a good cycle service life under high load conditions.In this paper, DLC based nano-multilayer films were systematically reviewed, including metal/DLC based nano-multilayer films, metal nitride/DLC based nano-multilayer films, metal sulfide/DLC based nano-multilayer films and other DLC based nanolayer films. Firstly, the design background and concept of DLC multilayer thin films were elaborated. The design idea of multilayer films was to form a gradient mixing interface between multilayers to achieve gradient changes in composition and properties. This multilayer structure could produce unique structural effects, which could effectively reduce various stresses generated during the friction process, and significantly improved the adhesion strength between film and substrate and the overall elastic modulus of the film, which had important significance for the structure evolution of DLC based nano-multilayer films and the interface action mechanism. Then, the friction mechanisms were summarized. The main friction mechanisms of DLC multilayer films were concluded as follows: 1) The nanocrystalline/amorphous structure was formed, which improved the binding force between the layers and reduced the shear force and friction force; 2) The soft/hard multilayer alternating design resisted stress relaxation and crack deflection; 3) Under the action of pressure, the amorphous carbon layer was induced to forma two-dimensional layered structure to achieve incommensurate contact and effectively reduce friction and wear. Finally, thefuture development of DLC-based nano-multilayer films was forecasted. To improve the tribological properties of DLC composite films under extreme, varied and complex conditions, it is necessary to carry out researches from multiple perspectives: 1) Establishing a multi-material system, which combines doping and multilayer gradient design; 2) Regulating the crystal growth rate and increasing the deposition rate and density of the films by multi-technology co-preparation;3) Establishing a more scientific model to study the friction mechanism of DLC.KEY WORDS: DLC based nano-multilayer films; mechanical properties; tribological properties; friction mechanism; structure摩擦磨损现象广泛存在于机械零件的直接接触中，如机械传动、齿轮咬合。

WS_2纳米棒的合成及其摩擦学性能

关键词：：ＷＳ纳米棒；水热法；十六烷基三甲基溴￣中图分类号：６４６＋Ｏ１．１３文献标识码：Ａ
（ＴＢ；ＣＡ）摩擦性能文章编号：０１８１０１７１６ —５１０．６（１） —３８０４２０
ＳｎｈｓｎｉｏｏｉａｏｅｔｓｏＳｎｒｄｙｔｅｉａｄＴｒｂｌｇｃｌｓＰｒｐｒｉｆＷ２ｅＮａｏｏｓ
ＫｙｗｒｓＷＳｎｎｒｄ；ｙｒｔｅｍｌｃｔｈｉｅｈｌｍｍｎｕｒｍｄＣＡ）ｔｂｌｉｌｒｐｒｅｅｏｄ：２ａｏｏｓｈｄｏｒａ；ｅｙｒｔｙａｏｉｍｂｏｉｅ（ＴＢ；ｒｏｇａｐｏｅｔｓｈｍｉｏｅｉ
０引言
过渡族金属硫化物ＭＳｆＭｏＷ，ｂ等）有Ｍ＝，Ｎ具
ｍｅｈｎｓｗｓｐｏｏｅ．ＴｅｔｂｌｇｃｌｐｏｅｔｓｏＳａｏｏｓｗｅｅｍｅｓｒｄｏＥＴｃａｉｍａｒｐｓｄｈｒｏｏｉａｒｐｒｉｆＷ２ｎｎｒｄｒａｕｅｎＣＲＵＭＴ２ｔｂ — ｉｅ－ｒｏｉｔｓｅ．ｈｅｕｔｓｏｈｔＳａｏｏｓｅｈｂｔｅｃｌｎｉｏｏｉａｅｏｍａｃｓａｄｉｖｆｂｓｉｅｔｒＴｅｒｓｌｈｗｔａ２ｎｎｒｄｘｉｉｘｅｌｔｔｂｌｇｃｌｒｒｎｅａｎａｄｔｅｏａｅｏｌｓＷｅｒｐｆｉ．
２２１）１０３
ＳＭ、Ｅ和ＨＴＭ对ＷＳ纳米棒的结构进行表征和分析，提出了可能的生长机理。将ＷＳ作为润滑油添加剂加到基础油ＥＴＭＲＥ并２中，ＣＴＭＴ２摩擦磨损仪测试其摩擦学性能。结果表明：２米棒作为润滑油添加剂表现出良好的摩擦性能。用ＥＲＵ．ＷＳ纳

ZnS纳米微粒在润滑油减摩擦上的应用

ZnS纳米微粒在润滑油减摩擦上的应用容学德【摘要】室温下采用MM-W1立式万能摩擦磨损试验机研究了ZnS纳米颗粒作为基础油添加剂的摩擦学性能,文章考察了纳米ZnS添加量、试验参数(载荷、转速)对摩擦系数的影响,简单探讨了摩擦机理.结果表明:添加剂纳米ZnS在摩擦磨损试验机中表现出良好的减摩抗磨性能,其在摩擦过程中形成的沉积膜起到了非常重要的作用,可以作为减摩涂层和润滑油减摩添加剂使用.【期刊名称】《广西民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(022)004【总页数】6页(P95-100)【关键词】纳米硫化锌;摩擦学性能;润滑油添加剂【作者】容学德【作者单位】广西民族大学预科教育学院,广西南宁 530008【正文语种】中文【中图分类】O614.24+1近年来，有关纳米微粒材料作为润滑油添加剂的研究已成为国内外关注的焦点之一.目前硫化物颗粒其减磨耐磨性能的研究和应用更是不断深入和发展，主要是由于硫化物具有疏松多孔的层片状结构，有利于存贮润滑油，因此无论在干摩擦或油润滑条件下，均具有良好的减摩抗咬合作用；同时由于硫化物中的高空位浓度有利于氧的扩散和氧化膜的形成，从而对避免粘着、胶合并能进一步提高边界润滑和耐磨性.[1-2]硫化物中以FeS和MoS2的抗摩耐磨性能的研究应用最为广泛，而纳米ZnS微粒作为润滑油添加剂，它在摩擦物质中间可以隔绝金属的直接接触，且和基体材料的结合力较弱，剪切强度较低，因此，它在提高基础油的减摩耐磨性能方面具有一定的研究价值及应用前景.[3-6]本研究在矿物油中添加不同质量百分数的ZnS纳米粒子，通过在摩擦磨损试验机上的测试试验，考察纳米ZnS添加量、载荷、转速等实验参数对摩擦系数的影响，探究ZnS纳米粒添加到润滑油中后其减摩抗磨的性能和机制，为实现提高摩擦副摩擦学性能的目的做一个有益的探索.1.1 硫化锌纳米粒子的制备以硫化钠和乙酸锌为原料，通过反相微乳液法合成平均粒径约为25 nm的ZnS纳米粒子.这部分实验在我们的前期研究工作已有报道.[7]1.2 硫化锌纳米微粒的减摩性能测试试验选用不含任何润滑添加剂的矿物油作为基础油，将所合成的ZnS纳米粒子作为添加剂添加到基础油中，使用立式万能摩擦磨损试验机测试在不同条件下的摩擦系数，摩擦系数随时间变化的曲线将被自动记录下来.在室温条件和试验室环境下，称取适量的纳米ZnS超声分散(30 min)于基础油中，形成稳定的分散体系，得到纳米ZnS质量百分数分别为1.0%、2.0%和3.0%的复合润滑油样品.实验使用济南试金集团制造的MM-W1立式万能摩擦磨损试验机进行，摩擦磨损实验材料为T10钢，外径35 mm，厚度5 mm，实验测试的摩擦半径为14 mm.测试时间均为20分钟，对比分析各个样品的润滑分别在载荷一定转速不同和转速一定载荷不同的条件下，其摩擦系数的变化，并与未添加纳米ZnS的矿物油进行比照.在转速相同而载荷不同和载荷相同而转速不同的条件下，探究了润滑油中纳米ZnS添加量对摩擦系数的影响.2.1 转速相同、载荷量不同条件下，纳米ZnS添加量对摩擦系数影响2.1.1 150 rpm条件下摩擦系数的变化图1(a)、(b)和(c)给出了在150rpm的相同转速及载荷分别为50 N、100 N和150 N的条件下，纳米ZnS不同添加量的润滑油其摩擦系数随时间的变化关系曲线.图1的结果显示：未添加纳米ZnS的基础油在所试验的时间段内摩擦系数均为最大，此时的曲线振幅最高，波动也较大，而添加了纳米ZnS的样品油其摩擦系数曲线均有不同程度的降低.究其原因，这是纳米ZnS的减摩抗磨作用的结果，由于小尺寸的纳米ZnS微粒在压应力作用下黏附于摩擦表面和沉积于磨损表面微观缺陷区域，渗入到摩擦表面的纳米ZnS形成一层润滑膜，起到减摩抗磨作用.[8]当转速固定为150 rpm时，随着载荷量与添加量的增加，在测试时间内摩擦系数也都较平稳，且摩擦系数呈现出下降的趋势.在50 N的最低载荷下，纳米ZnS质量百分数为1%的润滑油可以更好起到减摩的功效，而当载荷增加至150 N时，添加剂的质量分数为3%才能更好起到降低摩擦系数的作用，显然，在不同工况中，应从实际出发在基础油中添加适量的纳米ZnS润滑剂.2.1.2 200 rpm条件下摩擦系数的变化图2(a)、(b)和(c)给出了在200 rpm的相同转速和不同载荷下，纳米ZnS不同添加量的润滑油其摩擦系数随时间的变化关系曲线.对比图1、图2的试验结果呈现出新的变化趋势，在200 rpm的转速下，添加了纳米ZnS的润滑油其摩擦系数与150 rpm的情况相比呈下降趋势且波动更为平稳.图2的结果还显示，仍然是在载荷较小的情况下，纳米ZnS质量百分数为1%、2%的减摩性能较好，摩擦系数的波动也较小且较平稳，随着载荷的增大，纳米ZnS质量百分数为3%的样品显现了优势，特别是当载荷为150 N时，纳米ZnS含量为3%的样品其摩擦系数下降较明显，起到优势的减摩性能.2.1.3 250rpm条件下摩擦系数的变化在250rpm的相同转速和不同载荷下，不同添加量纳米ZnS的润滑油其摩擦系数随试验时间的变化情况，如图3所示.由图3可知，在250 rpm的相同转度及不同载荷下，纳米ZnS的含量分别为 1%、2%、3%的样品以及未添加纳米ZnS微粒的基础油其摩擦系数的变化总体上仍然呈现前面的规律.通过对比分析图3中的摩擦系数曲线后发现，在250 rpm的较高转动速度下，摩擦系数随载荷增大呈现出先差距明显后逐渐相当的总体趋势，表明了载荷与纳米ZnS添加量对摩擦系数的影响刚好呈相反态势.该转动速度下，摩擦磨损机测试样品油所得的摩擦曲线其波动随着载荷的增加而逐渐减小，实验结果表明，未添加纳米ZnS粒子的基础油其摩擦系数仍是最高，而纳米ZnS添加量为3%的情况突显出了优势.2.2 载荷量相同、转速不同条件下，纳米ZnS添加量对摩擦系数影响2.2.1 50 N载荷条件下摩擦系数的变化图4(a)、(b)和(c)给出了在50 N的相同载荷和不同转速条件下，纳米ZnS添加量与摩擦系数平均值之间的关系.由图4可知，50 N的载荷下，纳米ZnS添加量相同的润滑油样品在3个不同滑动速度下其摩擦系数平均值相差不大，摩擦系数曲线也都较平稳，但均比未添加纳米ZnS的基础油的平均摩擦系数更小，未添加纳米ZnS的基础油在3个滑动速度下的平均摩擦系数接近或略高于0.09，其摩擦系数曲线波动也都较大.通过对试验的平均摩擦系数做进一步的比较后发现，纳米ZnS添加质量百分数为1%、2%和3%时，其摩擦系数比未添加纳米ZnS的情况分别降低了75.62%、73.71%和13%.结果表明，该试验条件下在基础油中添加1%和2%纳米ZnS的样品具有较好的减摩效果.分析认为，滑动速度对摩擦系数的影响除了与摩擦表面是否形成了润滑膜有关之外，还与摩擦温度相关，摩擦系数将随着滑动力所产生的热量对润滑膜、表面层性质和摩擦表面的相互作用的影响而发生变化.[9]2.2.2 100 N载荷的条件下摩擦系数的变化在100 N的相同载荷和不同转速下，纳米ZnS添加量与摩擦系数平均值之间的关系示于图5中.从图5可以看出，添加了纳米ZnS的样品油和不含纳米ZnS的基础油的摩擦系数在100 N载荷下的试验结果与50 N载荷时的情况相比较其变化规律有所不同.载荷从50 N增加至100 N时，添加了纳米ZnS的样品油其摩擦系数随着转速的增加而减小.原因是根据摩擦学理论，在摩擦副表面处于弹塑性接触状态下，实际接触面积与载荷之间存在非线性关系，因此摩擦系数随载荷增加反而减小.[3]如图5所示，未添加纳米ZnS的基础油其平均摩擦系数均在0.1左右，在200 rpm和250 rpm的较高转速下，添加了纳米ZnS的样品油的平均摩擦系数降至约0.045，纳米ZnS含量为1%和2%时的样品油其摩擦性能仍为最好，3%纳米ZnS添加量的样品油其平均摩擦系数略高于1%和2%的情况，但基本相当；与50 N载荷的情况比较而言， 100 N载荷下，3%添加量的摩擦系数曲线下降，摩擦系数平均值也降低，而且3%的纳米ZnS添加量的样品油其平均摩擦系数在100 N载荷下相比50 N载荷时下降了28.5%.实验结果表明，在较大载荷和较高转速下，纳米ZnS添加量对摩擦系数的影响相对减小，但其减摩性能仍有一定的提高.分析认为，载荷的增加使纳米ZnS微粒更容易黏附于摩擦表面和填充摩擦副表面的微坑和损伤部位，起到持续的减摩抗磨作用.2.2.3 150 N载荷条件下摩擦系数的变化图6给出了在150 N相同载荷和不同转速下，纳米ZnS添加量与摩擦系数平均值之间的关系结果显示，进一步增大载荷至150 N时，添加3%纳米ZnS的减摩效果在三个转速下均最好，这与载荷为50 N时摩擦系数情况正好相反.在150 rpm、200 rpm和250 rpm的不同转速下，摩擦系数随着纳米ZnS添加量的增大而逐渐减小，但未添加纳米ZnS的基础油的摩擦系数仍是最大.分析认为，这可能是由于摩擦表面的比压随着载荷的增加而增大，从而使更多的纳米ZnS进入摩擦表面，在载荷正压力的作用下使其黏附在摩擦表面上，起到了如离子渗硫或电解渗硫等减摩处理技术在摩擦表面形成的硫化锌润滑层所起到的减摩抗磨的作用，[6,10]从而使高载荷下的摩擦系数较之低载荷下的摩擦系数小，且出现了润滑油样品其摩擦系数随纳米ZnS添加量的相反变化趋势.在试验的载荷及转速范围内，添加ZnS纳米微粒的基础油其摩擦系数都比未添加纳米ZnS的要小，其摩擦系数曲线波动的幅度也更小，进一步对比摩擦系数曲线及摩擦系数平均值后发现，在100 N载荷和200 rpm转速下的摩擦效果最佳.纳米ZnS添加量为1%和2%的样品油在试验中其减摩效果总体上相对更好，其摩擦系数曲线的波动也较为平稳，但在高载荷和高转速下，纳米ZnS添加量为3%的样品油其摩擦效果显示出了优势.实验研究表明，添加剂纳米ZnS在摩擦磨损试验机中表现出了良好的减摩抗磨性能，在摩擦过程中形成的纳米ZnS润滑膜膜起到了非常重要的作用，可以作为润滑油减摩添加剂使用.【相关文献】[1] 李晓俊, 刘丰, 刘小兰. 纳米材料的制备及应用研究[M]. 山东: 山东大学出版社, 2006.[2] 王海斗, 徐滨士, 刘家浚. 微纳米硫系固体润滑[M]. 北京: 科学出版社, 2009.[3] 张森, 李国禄, 王海斗, 等.硫化物固体润滑剂的研究现状[J]. 润滑与密封. 2012, 37(8): 119-124.[4] Kang Jiajie, Wang Chengbiao, Wang Haidou. Research on tribological behaviors of composite Zn /ZnS coating under dry condition[J]. Applied Surface Science, 2012, 258: 1940-1943.[5] 刘红华. 反胶束法制备纳米硫化锌微粒及其润滑性能[J]. 润滑与密封, 2006 (8): 122-123.[6] 康嘉杰. 复合渗流层的微观组织和摩擦学性能研究[D]. 天津: 河北工业大学, 2008.[7] 容学德, 赵钟兴. 微乳液中纳米ZnS、CdS微粒的合成与表征[J]. 化工技术与开发, 2012, 41(6): 13-15.[8] Hisakado T., Tsukizoe T., Yoshikawa H.. Lubrication mechanism of solid lubricants inoils[J]. Lubric Tech., 1983 (105): 245-253.[9] 温诗铸, 黄平. 摩擦学原理[M]. 北京: 清华大学出版社, 2008.[10] Wang Haidou, Zhuang Daming, Wang Kunlin, et al. Comparison of the tribological properties of an ion sulfurized coatingand a plasma sprayed FeS coating[J]. Materials Science and Engineering, 2003, A357: 321-327.。

硫化铜纳米颗粒的原位合成及摩擦学性能

ＸＵＢｏ，Ｋａ，ＣｉＨＥＮｅＺｈｎ
（ｏｅｅｏｈｍｓｙａｄＭａｒｌ，ｏｔＣｌｇｆｅｉｒｎｔｉｓＳｕｈ—ｃｎｒｌｎｖｒｉｒＮｔｎｌｉｓｕｅＷｕａ３０４，ｈｎ）ｌＣｔｅａｅｔｉｓｙｆａｉａｉｅ，Ｈｂｉｈｎ４０７ＣｉａａＵｅｔｏｏｔ
油添加剂的应用受到限制。目前的解决方法主要是对合成的纳米颗粒进行表面改性：在其表面修饰上油溶性较强的有机基团。关于有机物表面修饰金属Ｊ，金属氧化物和硫化
２１年３卷第５期００８
广州化工
・４・１７硫化铜纳米颗粒源自原位合成及摩擦学性能
许波，吴凯，陈震
（中南民族大学化学材料与科学学院，北武汉４０７）湖３０４
摘要：采用原位合成的方法合成了硫化铜纳米微粒，通过静置及高低速离心测试，证明硫化铜纳米微粒在基础油石蜡中具有
擦学性能，发现添加有油酸修饰的硫化铜纳米颗粒有显著的抗磨减摩效果。
关键词：原位合成；ｕ；ＣＳ润滑添加剂；分散稳定性
ＴｒｂｏｏｙＰｒｐｅｔｅｆＣｕＳＮａｏｒｉａｓＩ —ｓｔＳｙｔｓｚｄｉｑｕｄＰａａｎｉｌｇｏｒｉｓｏｎｐａｔｃｌｎ — ｉｕｎｈｅｉｅｎＬｉｉｒｆｉ
纳米材料具有比表面积大、高扩散性、易烧结性、熔点降低、硬度增大等特点，不但可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦因数，而且还能对摩擦表面进行一定程度的填补和修复…但由于纳米材料本身具有的疏水性，使纳米颗粒作为润滑

二维过渡金属硫化物材料在电子器件中的应用探索

二维过渡金属硫化物材料在电子器件中的应用探索近年来，随着纳米技术的快速发展，二维材料作为一类新兴材料受到了广泛关注。

其中，二维过渡金属硫化物材料因其独特的电子特性和晶体结构，在电子器件领域中展示出了巨大的应用潜力。

本文将探讨二维过渡金属硫化物材料在电子器件中的应用，并对其未来发展进行展望。

一、二维过渡金属硫化物材料的概述二维过渡金属硫化物材料是一类由过渡金属离子（如Mo、W等）和硫离子组成的层状结构材料。

由于其特殊的晶体结构，二维过渡金属硫化物材料表现出了很多其他材料所不具备的优异性能，如高载流子迁移率、优秀的机械柔韧性和较小的能带间隙等。

这些特性赋予了它们在电子器件中应用的巨大潜力。

二、二维过渡金属硫化物材料在光电器件中的应用1. 光电探测器二维过渡金属硫化物材料的窄能带间隙和高光吸收系数使其成为一种优秀的光电探测器材料。

利用二维过渡金属硫化物材料制备的光电探测器在宽波长范围内表现出高光电响应和快速响应速度，具有广泛的应用前景。

2. 光伏器件二维过渡金属硫化物材料在太阳能电池领域中也展现出了巨大的潜力。

其高载流子迁移率和优异的光吸收性能使得它们可以作为高效的光伏材料应用于太阳能电池中，进一步提高光电转换效率，推动太阳能利用技术的发展。

三、二维过渡金属硫化物材料在电子器件中的应用1. 可弯曲电子器件二维过渡金属硫化物材料的机械柔韧性使得它们可以制备出具有弯曲性能的电子器件。

这使得二维过渡金属硫化物材料在新型可弯曲显示器件、柔性传感器和可穿戴电子设备等领域具有广泛的应用前景。

2. 储能器件由于二维过渡金属硫化物材料具有高比表面积和优秀的导电性能，它们被广泛用于超级电容器和锂离子电池等储能器件中。

这些器件不仅具有高特定电容和优异的循环稳定性，而且具有较高的储能密度和良好的循环寿命，有望在能源储存领域展现出更广阔的应用前景。

四、二维过渡金属硫化物材料的未来发展尽管二维过渡金属硫化物材料在电子器件中展现出了巨大的潜力，但目前仍然面临一些挑战。

《二硫化钼纳米微粒去除水中铜、铅离子的研究》

《二硫化钼纳米微粒去除水中铜、铅离子的研究》一、引言随着工业的快速发展，水体污染问题日益严重，尤其是重金属离子如铜、铅等对环境和人类健康的潜在危害已成为关注的焦点。

传统的水处理技术对于某些重金属离子的去除效率有限，因此，新型的、高效的、环保的水处理技术成为了研究的热点。

近年来，二硫化钼纳米微粒因其独特的物理化学性质在水中重金属离子去除方面展现出巨大的潜力。

本文旨在研究二硫化钼纳米微粒去除水中铜、铅离子的效果及机理，为水处理技术的发展提供新的思路和方法。

二、二硫化钼纳米微粒的性质及其应用二硫化钼（MoS2）是一种具有层状结构的过渡金属二硫化合物，其纳米级微粒具有较大的比表面积和较高的反应活性。

此外，MoS2纳米微粒还具有优良的生物相容性和环境友好性，因此在众多领域得到了广泛的应用，特别是在水处理领域。

研究表明，MoS2纳米微粒可以通过吸附、沉淀、氧化还原等作用去除水中的重金属离子。

三、实验方法与步骤1. 实验材料本实验所使用的二硫化钼纳米微粒为市售产品，铜、铅离子溶液由标准溶液配制而成。

2. 实验步骤（1）制备不同浓度的二硫化钼纳米微粒溶液；（2）将不同浓度的二硫化钼纳米微粒溶液与含铜、铅离子的水样混合；（3）在一定的温度和pH值条件下，观察并记录反应过程；（4）通过原子吸收光谱法等手段测定反应前后水中铜、铅离子的浓度；（5）分析实验数据，探讨二硫化钼纳米微粒去除水中铜、铅离子的效果及机理。

四、实验结果与分析1. 二硫化钼纳米微粒对铜离子的去除效果实验结果表明，二硫化钼纳米微粒对铜离子的去除效果显著。

随着二硫化钼纳米微粒浓度的增加和反应时间的延长，水中铜离子的浓度逐渐降低。

当二硫化钼纳米微粒浓度达到一定值时，铜离子的去除率可达到90%。

含无机类富勒烯(IF)过渡族金属硫化物纳米复合涂层的环境摩擦磨损特性

过渡族金属硫化物Ｉ．２：Ｗ、Ｍｏ等１ＦＭＳ（Ｍ纳米颗粒具有球形、嵌套中空的结构特点［７良好的化学６］－和
ＦＷＳ纳米颗粒进行ＸＲ分析，Ｉ－２米材料Ｉ－２ＤＦＷＳ纳
的ＸＲＤ峰的半峰宽明显大于层状２ＷＳ的半峰宽。Ｈ．２
但是纯Ｍｏ２Ｓ、ＷＳ溅射涂层米梯度复合涂层和多层复合涂层，评估了涂层在大气和真空中的摩擦
学性能。
在摩擦过程中容易从基体表面脱落，造成润滑性能的下降…。采用梯度复合涂层、纳米多层复合涂层
中图分类号：Ｔ７Ｔｌ１－Ｑ１４ｉｌ７３
数也只有００５．０，表现出优异的环境摩擦稳定性。
０前言
由于层状结构的过渡族金属硫化物２Ｍｏ２Ｈ．Ｓ、
ＦＭｏ２ＦＷＳ良好的化学稳定性能可显著降低Ｉ．Ｓ或Ｉ．２
结构，可以使涂层与基体间的结合力得到明显改善ｌ时，层状结构的金属硫化物由于晶体边缘。同
不饱和悬挂键的化学活性，在潮湿空气和富氧环境
１无机类富勒烯过渡金属硫化物的制备
固—气反应法：以氧化钨颗粒作为前驱体，通过硫化物纳米粒子在高温Ｈ２２中反应，获得了／ＳＨＦＷＳ纳米颗粒。采用透射电镜（Ｅ对所制备的Ｉ．２ＴＭ）纳米颗粒微结构进行观察，发现其具有球形嵌套层
状封闭结构，粒径在９～１０ｎ图１。通过对０２ｍ（）

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纳米过渡金属硫化物微粒在摩擦学中的应用作者：郝梦洋朱欣
来源：《祖国》2017年第14期
摘要：纳米金属硫化物由于其特殊的结构及性质，在摩擦学中的应用越来越广泛，成为摩擦学中热门研究方向。

本文介绍了纳米微粒在摩擦领域的应用，进一步举例说明了纳米过渡金属硫化物的主要性能特点，并根据现存的问题，指出其未来的发展前景。

关键词：过渡金属硫化物纳米摩擦纳米微粒
摩擦学是研究相互运动物体表面的摩擦、磨损和润滑的一门学科，近年来，纳米材料广泛应用于摩擦领域，人们开始在原子、分子微观角度研究运动界面之间的摩擦磨损行为，随着纳米尺度的技术研究手段不断涌现，人们对纳米材料的研究更加深入，同时高新技术的发展对摩擦提出了更高的要求，推动了摩擦学的进展，纳米摩擦学成为顺应时代发展的前沿学科。

纳米硫化物由于其良好的摩擦性能成为一项重要分支。

一、纳米微粒在摩擦领域的应用
纳米微粒指尺寸在1-100nm的特殊材料，强度大、硬度大，能够在磨损表面沉积，进而减少或防止磨损的产生。

目前不同的纳米材料在摩擦的领域已经取得了优异的成果。

（一）金属微粒。

目前Cu和Ni等金属已经发现在石蜡中具有良好的减摩性能，能够显著降低摩擦系数和磨斑，其作用机理是由于金属微粒能够在摩擦表面沉积的物理作用而非化学反应，沉积的金属不易脱落，能够起到良好的减摩抗磨作用。

进一步将Cu金属加入到润滑油中，其润滑性能提高十倍左右。

（二）金属氧化物。

TiO2、ZrO2、Al2O3等。

氧化物除了单独使用外，两种配合物也可以复合使用，例如纳米CeO2和TiO2两种微粒同时添加在润滑油中产生优异的润滑性能，CeO2微粒的增加可以适当减少TiO2的使用。

二、纳米过渡金属硫化物的主要性能特点
过渡金属指Mo、W两种金属，过渡金属本身具有密度大、熔点高、延展性好等优点，与S、Se形成的硫化物为密排六方结构，变形小，熔点高，是一种优质的固体润滑剂。

纳米WS2微粒稳定性好、使用温域宽、承载高负荷，添加在润滑油中能够有效降低磨斑和摩擦系数，达到减磨抗摩的效果。

采用不同的制备方法能够合成性能差异的纳米WS2微粒，通过不断地研究探索，开发修饰剂对纳米WS2微粒表面进行修饰，能够提高其与基础油的配伍性，改善稳定性，提升纳米WS2的性能，进而扩大应用范围。

进一步的研究发现，当
负荷较低时起润滑作用的主要是有机分子，负荷增大后起作用的转变为熔融态的纳米粒子，在摩擦表面形成一层润滑膜，减少了摩擦表面的磨损。

纳米MoS2作为一种应用广泛的纳米润滑油添加剂，由于其硫元素对于金属的吸附作用，使MoS2在高温高压下依然能够有效的吸附在摩擦表面，MoS2的粒径越小，表面积越大，润滑性能越好，这也是纳米MoS2与普通MoS2的区别，因此MoS2的超细化研究成为重要的研究方向。

经过DDP（二烷基二硫代磷酸）修饰的纳米MoS2 LB膜具有显著的润滑作用，LB 膜在摩擦过程中发生化学反应，起到良好的抗磨性能。

三、过渡金属硫化物的发展方向
（一）微观机理的研究。

虽然人们已经在摩擦的微观机理上进行了大量的探究，目前形成的机理主要是“轴承”理论、“膜”理论、“自修复”理论，但是由于摩擦实验的不可观测性，很多机理仍旧需要更加深入的实验验证。

（二）提高金属硫化物微粒的稳定性以及分散性。

由于重力作用纳米微粒本身容易在油类物质中发生团聚，团聚后的微粒不但不具有润滑作用，反而会加剧磨损的产生，如果对微粒表面进行改性修饰，能够明显改善纳米微粒在润滑油中的分散稳定性，提升润滑剂的性能。

（三）高效、环保、经济的制备方法。

以WS2为例，目前WS2纳米微粒的制备方法主要分为物理法和化学法，物理法是指将块状的二硫化钨经过粉碎细化制备出纳米WS2，这种方法操作简单，但是设备要求严格，粒径不易掌控，容易出现粒径不均，实现大规模工业化的生产存在一定的条件限制。

化学法是通过化学反应将原料转变，制备出二硫化钨纳米微粒。

化学法粒径容易控制，但是工艺流程比较复杂。

目前规模化制备我纳米微粒的方法是以四硫代钨酸铵为原料，然而在制备过程中容易生成剧毒副产物H2S气体，不仅对工厂工作人员造成伤害同时也破坏了环境。

因此，急需发明一种高效、环保、经济的生产方法。

参考文献：
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