水溶性三氟化镧及其复合纳米微粒的制备和摩擦学行为研究

摘要

利用原位表面修饰方法制备了水溶性稀土纳米微粒;采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)及傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)分析了稀土纳米颗粒的形貌和结构;采用摩擦磨损试验机考察了所制备的稀土纳米颗粒的摩擦学性能,采用扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了磨斑表面形貌和元素组成;并探讨了稀土纳米微粒的抗磨减摩机理。本文主要研究内容和结果如下:
　　(1)柠檬酸修饰水溶性三氟化镧纳米微粒的制备及其摩擦学行为研究。
　　以柠檬酸为修饰剂,在水溶液中合成了表面修饰LaF3纳米微粒;采用XRD、FTIR、TEM分析了产物的相组成、化学结构、微观形貌,采用激光粒度分布仪测定了其粒度分布,采用热重分析仪(TG-DTA)测定了其热稳定性。与此同时,采用四球摩擦磨损试验机考察了表面修饰LaF3纳米微粒作为水基添加剂的摩擦学行为,采用SEM和XPS分析了钢球磨损表面形貌和元素组成。结果表明,柠檬酸修饰LaF3纳米微粒的平均粒径约为4nm,在水中的分散性良好;且其作为水基添加剂可在磨损表面形成主要由Fe2O3和La2O3等组成的边界润滑膜,表现出优良的抗磨减摩性能。
　　(2)OP衍生物修饰水溶性三氟化镧纳米微粒的制备及其摩擦学行为研究。
　　以乳化剂OP-10和OP-20为原料,制备了OP衍生物DTP-10和DTP-20;进而采用原位表面修饰法制备了水溶性三氟化镧纳米微粒(分别记为LaDTP-10和 LaDTP-20);采用XRD、TEM、FTIR分析了LaDTP-10和LaDTP-20纳米微粒的相组成、形貌、化学结构,采用四球摩擦磨损试验机考察了其对水的摩擦学性能的影响,并采用SEM和XPS分析了钢球磨损表面形貌和元素组成。结果表明,所制备的LaDTP-10和LaDTP-20纳米微粒在水中的分散性良好,平均粒径分别为19.6nm和8.5nm。与此同时,这两种纳米微粒在水中均表现出良好的抗磨减摩性能和极压承载性能。这是由于其在磨斑表面形成以三氟化镧、氧化镧、硫酸盐、磷酸盐、硫化物为主的边界润滑膜所致。
　　(3)水溶性三氟化镧纳米微粒的一步法合成及其摩擦学行为研究。
　　以氢氧化镧和氢氟酸为原料,以OP衍生物DTP-10为修饰剂,利用一步法在水溶液中制备了三氟化镧纳米微粒;采用TEM、XRD、FTIR分析了产物的相组成、形貌、化学结构,利用四球摩擦磨损试验机考察了其作为水基添加剂的摩擦学性能。结果表明:所制备的三氟化镧纳米微粒粒径小,在水中具有良好的分散性,作为水基添加剂具有良好的抗磨减摩性能。
　　(4)水溶性LaF3/Fe3O4复合纳米微粒的制备及其摩擦学行为研究。
　　以硝酸镧和氟化钠为原料、柠檬酸为修饰剂,利用原位表面修饰法制备了水溶性LaF3/Fe3O4复合纳米微粒;采用XRD、TEM、FTIR分析了产物的相组成、微观形貌、化学结构,采用热重分析仪测定了其热稳定性;采用四球摩擦磨损试验机测定了其摩擦学性能。结果表明,所制备的LaF3/Fe3O4复合纳米微粒具有良好的水分散性和摩擦学性能,作为添加剂可显著提高纯水的抗磨减摩性能。这是由于柠檬酸修饰LaF3/Fe3O4纳米微粒可在摩擦副接触表面形成含LaF3和Fe3O4的沉积膜,并与修饰剂形成的边界润滑膜产生良好的协同减摩抗磨作用所致。

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1 绪 论

1.1 纳米材料在摩擦学中的应用

1.2 水基添加剂的研究进展

1.3 稀土纳米微粒的研究综述

1.4 选题依据和研究内容

参考文献

2 柠檬酸修饰的三氟化镧纳米微粒的制备及其摩擦学行为研究

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 小结

参考文献

3 OP 衍生物修饰的水溶性三氟化镧纳米微粒的制备及其摩擦学行为研究

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 结论

参考文献

4 水溶性三氟化纳米微粒的一步合成及其摩擦学行为研究

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 小结

参考文献

5 水溶性 LaF3/Fe3O4复合纳米微粒的制备及其摩擦学行为研究

5.1 实验部分

5.2 结果与讨论

参考文献

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