超重力液相剥离法制备二维二硫化钼及其复合材料

摘要

二维二硫化钼作为纳米材料领域重要的成员之一，其制备方法和应用受到了越来越多的研究人员的关注和研究。液相剥离法是宏量生产二维二硫化钼的重要方法之一。超重力技术则是一种重要的强化相间传递和微观混合的新技术，它具有环境适应能力强、环境友好和规模易放大等特点。本课题首次将超重力技术用于直接液相剥离制备二维二硫化钼的分散液，研究了不同工艺条件对超重力液相剥离制备二维二硫化钼分散液浓度的影响，得到较优工艺条件。并以该条件下制备的二维二硫化钼为前驱体，采用超重力-水热法制备二维二硫化钼/石墨烯复合材料，得到了形貌和性能优异的复合材料。主要研究内容如下:
　　1、考察了超重力液相剥离法工艺条件对产物浓度的影响规律，其中工艺条件包括分散体系、填料体积分数、剥离时间、旋转填料床转速和初始二硫化钼浓度。证明了选取合适的分散液是有效剥离体相二硫化钼的前提条件。总结分析最终得到了较好的剥离条件，制备的二维二硫化钼层数小于10层，其中两层的纳米片占22％，三层的纳米片占44％，小于五层的纳米片占84％，大于五层的则占16％。横向尺寸在50-800nm之间，平均尺寸为345nm。将超重力液相剥离法与常规的超声液相剥离法制备的二维二硫化钼对比，二硫化钼片的形貌和结构等区别不大。但对比两种剥离法制备的二维二硫化钼的横向尺寸发现，超重力法制备的是超声法制备的1.8倍，超声液相剥离制备的二维二硫化钼平均横向尺寸190nm，且层数多。
　　2、以二硫化钼原样粉末和剥离后沉淀的二硫化钼粉末为添加剂，研究其对基础润滑油体系摩擦性能的影响。结果表明:与二硫化钼原样相比，剥离后沉淀的二硫化钼粉末对摩擦性能的提高更加明显。在添加质量分数为2％时，剥离后沉淀的二硫化钼粉末的最大无卡咬负荷是二硫化钼原样的3倍以上。
　　3、以超重力液相剥离法制备的二维二硫化钼和氧化石墨烯为原料，采用超重力-水热法制备二维二硫化钼/石墨烯复合材料，研究表明:二维二硫化钼/石墨烯复合材料具有稳定的三维多孔立体结构。二维二硫化钼的交流阻抗值为600Ω，经过超重力水热复合后，复合材料的导电性提高，交流阻抗值为70Ω。扫描速率为5mV·s-1时，与纯二硫化钼相比，比电容提高了1.9倍。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 二维二硫化钼概述

1．2．1 结构特征

1．2．2 电子结构

1．2．3 光学性质

1．2．4 制备方法

1．2．5 二维二硫化钼的应用

1．3 二维二硫化钼复合材料的研究现状

1．3．1 制备方法

1．3．2 二维二硫化钼复合材料的应用

1．4 超重力技术简介

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 超重力液相剥离法制备二维二硫化钼

2．1 前言

2．2 实验原料及器材

2．3 实验部分

2．3．1 超重力法制备二维二硫化钼工艺流程

2．3．2 二维二硫化钼分散液浓度的确定

2．3．3 摩擦性能测试

2．3．4 实验条件

2．3．5 表征方法

2．4 结果分析

2．4．1 机理分析

2．4．2 超重力法制备条件的影响

2．4．3 超重力法制备的二维二硫化钼样品的表征

2．4．4 与超声法的对比

2．5 剥离后的二硫化钼沉淀在润滑中的应用

2．6 小结

第三章 超重力-水热法二维二硫化钼与石墨烯复合材料的制备及性能研究

3．1 前言

3．2 实验药品及器材

3．3 二维二硫化钼／石墨烯复合材料的制备

3．3．1 氧化石墨烯的制备

3．3．2 二维二硫化钼分散液的制备

3．3．3 二维二硫化钼／石墨烯的复合与机理

3．4 复合材料电极的制备

3．5 表征分析方法

3．6 结果分析

3．6．1 扫描电子显微镜(SEM)

3．6．2 透射电子显微镜(TEM)

3．6．3 元素分析(EDS)

3．6．4 拉曼光谱(Raman)

3．6．5 电化学性能

3．7 小结

第四章 结论与建议

4．1 结论

4．2 建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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