[发明专利]一种石墨烯/MoS2纳米自润滑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及MoS₂，具体地说，是一种石墨烯/MoS₂纳米自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

摩擦磨损普遍存在于自然界中，人们采用包括液体油润滑和固体润滑等多种方式减少摩擦和磨损；为了提高润滑油的润滑性能，通常是在基础油中加入各种抗磨减磨的添加剂；目前抗磨减磨添加剂主要有两大类，一是油溶性添加剂，如含极性基团的油性剂、有机金属化合物、有机钼化物等；二是固体添加剂，特别是特殊片层结构的石墨、二硫化钼，二硫化钨，氮化硼等；固体添加剂的效果跟颗粒自身的大小有着直接的关系，但由于工艺限制，微米级的石墨颗粒会使得其减磨和抗极压性能降低，基于传统碳材料石墨润滑油添加剂存在诸多不足，开发新型润滑油添加剂具有重要的现实意义和应用价值。

MoS₂具有典型三明治层状结构，其层内是很强的共价键(S-Mo-S)，层间则是较弱的范德华力，层与层之间容易剥离；MoS₂具有良好的各向异性与较低的摩擦因数，MoS₂能很好地附着在金属表面形成吸附膜发挥润滑功能，特别是在高温、高真空等条件下仍具有较低的摩擦系数，是一种优良的固体润滑剂；用作润滑油添加剂的MoS₂，其润滑效果是由MoS₂薄层引起的。

石墨烯纳米片结构同MoS₂类似，具有典型的纳米片结构或纳米层状结构，具有很高的比表面积，厚度在0.34～10 nm之间，经过表面改性后，再结合分散剂，能够在基础油中具有优异的稳定性和分散性；近年出现一些片状纳米石墨润滑油添加剂的专利；《片状纳米石墨润滑油添加剂的制备方法》，专利号200810054821. 8，在SJ15W-40型昆仑润滑油中添加2%的片状纳米石墨润滑油添加剂；《一种含有片状纳米石墨的润滑油》，专利号200410067742.2，将含有片状纳米石墨作为润滑油添加剂；专利测试结果表明，片状纳米石墨在较高载荷时，与传统的石墨添加剂相比较，减磨抗磨效果都有明显的提高；但是到目前为止，有关石墨烯纳米片/MoS₂纳米复合材料作为润滑油添加剂还未见公开报道。

发明内容

本发明针对技术背景中所阐述的现有润滑油添加剂，特别是基于传统的润滑油添加剂，存在的诸多不足（加工复杂，易于分层和沉降），提出了一种可用于润滑油添加剂的石墨烯/MoS₂纳米复合材料及其制备方法。

一种石墨烯/MoS₂纳米自润滑复合材料，其特征在于采用如下方法制备：将氧化石墨烯纳米片加入钼酸盐、硫氰酸钠和氯化钠的与去离子水形成的混合溶液中得到混合溶液1，用HCl和NaOH调节混合溶液1的pH值为1～6，混合溶液1经超声处理混合均匀后转入内衬聚四氟乙烯的水热反应釜中，密封好后在180～200℃下进行水热反应，24～48 h后离心收集产物，用去离子水和无水乙醇对产物进行洗涤，烘干后的产物在N₂/H₂气氛保护下于800～900℃热处理 2 h后，即得石墨烯/MoS₂纳米自润滑复合材料。

所述的钼酸盐为钼酸钠或钼酸铵。

所述的钼酸盐的浓度为0.05～0.2 mol/L。

所述的钼酸盐与所用氧化石墨烯的质量之比为20:1～80:1。

所述的添加的硫氰酸钠与钼酸盐的物质的量之比为2:1～6:1。

所述的添加的氯化钠与钼酸盐的物质的量之比为1:1～6:1。

所述HCl和NaOH的浓度均为0.2 mol/L。

所述氮气和氢气的流量比为10:1。

本发明的制备方法简单易行、反应条件温和、产率高、重现性好，且将该复合材料作为润滑油添加剂时，具有优异的稳定性和分散性，且能有效改善润滑油的摩擦性能。

本发明用RigakuD/max-2500型粉末X射线衍射仪（CuKa，A=0.15406 nm，40KV/ 200 InA），扫描电镜（SEM）(JEM-5600，20 kv) 和投射电子显微镜（Philips，Tecnai F20，200 kv）对产物进行表征。

附图说明

图1为本发明实施例1产物的X射线衍射图；

图2为本发明实施例1产物的扫描电镜图；

图3为本发明实施例1产物的拉曼光谱图；