[发明专利]一种硫化铜纳米棒的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于摩擦领域，具体涉及一种硫化铜纳米棒的制备方法及其应用。

背景技术

摩擦学研究的学者和专家发现，摩擦损失了世界上一次能源的三分之一，润滑油的使用能够有效降低摩擦。而润滑油摩擦磨损性能的每一次飞跃，实际上是添加剂发展的结果，纳米颗粒由于具有高比表面积和独特的物理化学性能，使其在新材料领域受到人们广泛的重视。以纳米材料为基础制备的新型润滑材料应用于摩擦系统中，不仅可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦磨损，而且可以对摩擦表面进行一定程度的填补和修复，起到自修复作用。目前润滑油添加剂摩擦效果较好的是层状物质，尤其是MoS₂。但是MoS₂制备复杂，需要高温、N₂保护或者使用有毒氧化剂，成本较高。CuS具有近似的层状结构，制备简单，成为润滑油添加剂中受到关注的一种纳米润滑油添加剂。

本发明在深入调研纳米润滑油添加剂的基础上，提出了一种可用于提高润滑油摩擦性能的CuS纳米棒添加剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫化铜纳米棒的制备方法及其应用。利用醋酸铜和硫代乙酰胺作为原料，采用水浴和水热的方法制备硫化铜纳米棒。所制备的硫化铜纳米棒比表面积高达22.784m²/g，可以发展为应用前景广阔的纳米润滑油添加剂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硫化铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：

（1）分别称量0.015摩尔的硫代乙酰胺（C₂H₅NS）溶解于75mL水中，0.01摩尔的醋酸铜（Cu(CH₃COO)₂·H₂O）溶解于75mL水中，得到硫代乙酰胺溶液和醋酸铜溶液；

（2）在30~70℃水浴中，将步骤（1）得到的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，搅拌5~15h；

（3）反应结束后，冷却到室温，过滤和干燥，收集得到硫化铜（CuS）纳米棒。

一种硫化铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：

（1）分别称量0.015摩尔的硫代乙酰胺（C₂H₅NS）溶解于75mL水中、0.01摩尔的醋酸铜（Cu(CH₃COO)₂·H₂O）溶解于75mL水中，得到硫代乙酰胺溶液和醋酸铜溶液；

（2）将步骤（1）中的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，磁力搅拌10~30min后，将溶液平均分成两份移入到两个100ml的反应釜中，120~180℃水热10~15h；

（3）反应结束后，冷却到室温，将两个反应釜中得到的反应液进行过滤和干燥，收集得到硫化铜（CuS）纳米棒。

上述方法制备得到的CuS纳米棒用于润滑油添加剂。

本发明的显著优点：本发明制备的CuS纳米棒具有很大的比表面积，比表面积高达22.784m²/g，可用于纳米润滑油添加剂，与未添加添加剂相比，磨损率从6.26×10^-15降低为2.37×10^-16 m³·N^-1·m^-1，摩擦系数从0.09降低为0.0618；此外本发明制备技术简单、成本低廉。

说明书附图

图1为实施例1的CuS透射电镜照片；

图2为添加不同比表面积CuS后销的(a)磨损率和(b)摩擦系数；

图3为添加不同含量实施例1的CuS后销的(a)磨损率和(b)摩擦系数。

具体实施方式

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

实例1：

一种硫化铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：

（1）分别称量0.015摩尔的C₂H₅NS溶解于75mL水中，0.01摩尔的Cu(CH₃COO)₂·H₂O溶解于75mL水中；

（2）在30℃水浴中，将步骤（1）得到的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，搅拌10h；

（3）反应结束后，冷却到室温，过滤和干燥，收集得到CuS纳米棒。