納米結(jié)構(gòu)二硫化鉬(鎢)的制備及其性能研究.pdf

1、納米結(jié)構(gòu)二硫化鉬（鎢）除了在潤滑和催化領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用之外，在鋰電池、儲氫、光電學(xué)、機(jī)械、化工等領(lǐng)域也有巨大的應(yīng)用前景。由于其結(jié)構(gòu)的各向異性，不同形貌結(jié)構(gòu)對性能的影響十分顯著，因此，通過改進(jìn)現(xiàn)有方法與工藝，同時不斷開發(fā)新方法和新工藝，進(jìn)一步拓展納米結(jié)構(gòu)二硫化鉬（鎢）的制備技術(shù)，實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的調(diào)控制備，可大幅提升其應(yīng)用性能，使之在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，具有重要的理論和實踐意義。本文主要致力于納米結(jié)構(gòu)二硫化鉬（鎢）新技術(shù)的開發(fā)，并圍繞所得產(chǎn)物

2、的形貌結(jié)構(gòu)，研究其形成機(jī)理，同時拓展其潛在的應(yīng)用價值。
　　 采用表面活性劑促助法，分別選用不同類型的表面活性劑，包括陰離子型的SDBS，非離子型的PEG和陽離子型的CTAC，用于制備各種不同形貌的二硫化鉬納米結(jié)構(gòu)，同時研究了各種活性劑對最終產(chǎn)物形貌的影響;采用液相還原法，陰離子型的SDBS可以促助生成粒度約100nm的二硫化鉬六方顆粒，而非離子型的PEG通過構(gòu)建腳手架，促助形成二硫化鉬空心微球，陽離子型的CTAC則直接參與化學(xué)

3、反應(yīng)，得到具有中空結(jié)構(gòu)的二硫化鉬納米球，而陰離子型的SDBS和非離子型的PEG作為復(fù)配活性劑時，產(chǎn)物為長約200-400nm的二硫化鉬納米桿;采用高濃度的PEG作為包覆劑，借助“空間位阻效應(yīng)”，得到前驅(qū)體三硫化鉬納米球，再經(jīng)后續(xù)高溫氫還原，可以制備出直徑約為100nm的實心納米球。
　　 首次采用機(jī)械化學(xué)法，基于機(jī)械球磨過程中的瞬時高溫高壓效應(yīng)，以三硫化鉬為前驅(qū)體，成功制備出二硫化鉬納米顆粒，并研究了轉(zhuǎn)速和球磨時間的影響;同時，

4、研究了機(jī)械球磨預(yù)處理對普通微米顆粒及其加氫脫氧催化性能的影響。轉(zhuǎn)速為400rpm以上，且球磨時間超過24h才能使前驅(qū)體完全分解;機(jī)械球磨預(yù)處理會碾碎原先的大塊微米顆粒，創(chuàng)造大量多空配位鍵，使之具有很高的反應(yīng)頻率因子，從而極大提高催化活性，但球磨預(yù)處理并未改變其反應(yīng)路徑選擇性。
　　 首次采用固相微區(qū)反應(yīng)法，借助機(jī)械球磨實現(xiàn)微米粒子的超細(xì)勻態(tài)分布，成功制備出二硫化鉬納米片，系統(tǒng)研究了硫化溫度，硫化時間和機(jī)械球磨預(yù)處理對產(chǎn)物的影響，

5、討論其形成機(jī)制，并探討其在高溫煅燒下的固相自組裝過程。在600℃下硫化時間超過10 min即可完成反應(yīng)，而硫化溫度則在400-700℃為宜;機(jī)械預(yù)處理實現(xiàn)了超細(xì)粒子的勻態(tài)分布，創(chuàng)造出大量“反應(yīng)微區(qū)”，有利于最終納米片的形成;二硫化鉬納米片通過粘結(jié)和堆垛，在高溫煅燒下可以形成尺寸更大的規(guī)則六方納米板結(jié)構(gòu)。
　　 采用四球摩擦實驗機(jī)，綜合對比了二硫化鉬納米片與商用二硫化鉬超細(xì)顆粒的潤滑性能，同時研究了添加劑含量和分散劑對摩擦性能的影

6、響。二硫化鉬納米片由于表面活性較高，能形成牢固的潤滑膜，表現(xiàn)出較低的摩擦系數(shù)，更好的減磨和抗負(fù)荷能力，其最佳添加量為1.5wt％，而分散劑Span-80能有效改善添加劑在基礎(chǔ)油中的分散，增強(qiáng)抗磨能力。
　　 通過改變硫化溫度獲得具有不同堆垛層數(shù)的納米片結(jié)構(gòu)，然后研究硫化溫度對二硫化鉬納米片催化劑的影響及其堆垛結(jié)構(gòu)隨加氫脫硫反應(yīng)性能之間的變化關(guān)系。隨著硫化溫度的升高，無助劑催化劑的比表面積和金屬分散性均不斷下降;而其堆垛結(jié)構(gòu)-催化

7、性能變化關(guān)系，則遵循“Rim-Edge”模型，但是在臨界值(7.7nm)，其變化趨勢發(fā)生逆轉(zhuǎn)。
　　 系統(tǒng)研究了鎳和鈷助劑的添加對二硫化鉬納米片催化劑的影響，包括結(jié)構(gòu)及其催化性能。鎳和鈷助劑的添加都會明顯減小孔徑，但會提高金屬分散性;鎳助劑會促進(jìn)二硫化鉬的晶體生長，而鈷助劑則會在較低溫度下抑制其生長;鎳和鈷的添加，都會提高活性，且傾向于DDS反應(yīng)路徑，但隨著硫化溫度的升高，兩者對催化活性和選擇性的影響卻大不一樣;NiMo催化劑的

8、活性不斷下降而其HYD選擇性則不斷升高;CoMo催化劑的活性先是不斷增加，直到700℃達(dá)到最大值，而后才會因燒結(jié)相的形成而急劇下降，其HYD選擇性則呈現(xiàn)與之相反的變化趨勢;
　　 首次采用固相微區(qū)反應(yīng)法，成功制備出單分散二硫化鎢納米片和無機(jī)富勒烯結(jié)構(gòu)，考察了硫化溫度，硫化時間及機(jī)械球磨對產(chǎn)物形成的影響，并測試了其制氫反應(yīng)催化性能。只有在600-700℃下硫化，才能制得二硫化鎢納米片，而在800℃硫化，可以制得二硫化鎢無機(jī)富勒烯結(jié)