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二硫化钼超细粉体的制备工艺研究

时间:2011-01-22点击:2

的化学稳定性和热稳定性良好,比表面积大,表面活性高,是优良的固体润滑剂与催化剂。随着

的粒径变小,它在摩擦材料的表面附着性与覆盖程度都有明显的提高,抗磨减摩性能也得到明显提高。文献报道了利用纳米

作为n46 机械油添加剂时,能显著改善机械油的润滑性能,且性能明显好于添加了普通

的机械油。目前已出现了一些制备超细

粉体甚至纳米

粉体的方法,但多数化学合成

粉体的方法存在工艺复杂,产率较低等问题,难以实现工业化生产,因而对

粉体的制备工艺进行研究是必要的。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器硫代乙酰胺(ch3csnh2,taa,分析纯)、钼酸钠(分析纯)、盐酸(分析纯)、聚乙二醇(分析纯),h2(高纯氢);管式电炉、x 射线衍射仪(d/max-rb 转靶x 射线衍射仪,铜靶,管压40 kv, 管流100 ma)、原子力显微镜(上海爱建纳米公司制造)。

将钼酸钠与ch3csnh2 分别溶于一定量的去离子水中,向反应体系中添加少量的聚乙二醇,加热反应体系到所需温度,在充分搅拌下将一定量的盐酸加入到烧瓶中,几分钟后反应发生并伴有沉淀和气泡,尾气用氢氧化钠溶液处理,然后将沉淀物在h2 气氛中于780℃脱硫,最后可得到带有金属光泽的

参照上述实验过程与方法,对制备反应过程中的反应温度、酸度、配比、初始浓度等工艺条件进行研究,并利用正交实验考察各工艺条件的影响大小,同时进行优化研究,在优化条件下制得的产物用x 射线衍射(xrd)与原子力显微镜(afm)进行表征。

2 结果与讨论

 2.1 单因素条件实验

   选择反应温度、反应物初始浓度、反应物配比、溶液酸度四个因素作为研究对象。研究方法是固定其它条件不变,改变其中一个因素,用重量分析法测定产量,分别考察各因素对钼酸钠转化率的影响。

反应物中taa 所占比例增大时,na2moo4的转化率逐渐升高,taa 与na2moo4 是反应物,根据化学平衡原理知,增大taa 的浓度时,会明显提高na2moo4 的转化率。在固定配比下,na2moo4 的初始浓度增大时,硫化铵的初始浓度也相应增大,需要的溶剂体积相对较少,生成物的溶解损失减少,所以钼酸钠的转化率上升,但反应物的初始浓度过高时,taa 的水解受到阻碍,转化率反而下降(图1b)。图1c 显示,温度升高总是有利于转化率的提高,这也与taa 的水解有关,制备mos3 的硫源是由taa 水解产生的硫化氢提供的,温度升高时对taa 的水解十分有利,必然会促使转化率的提高。图1d 表明,随着酸度的增加,na2moo4 转化率先出现了小幅升高,随后略有下降,但总的来说酸度对转化率影响不大。由于h+是反应物,提高酸度会导致转化率升高,但[h+] 浓度过高时会降低taa 水解产物h2s 的溶解度,使生成的h2s 很容易逸出反应体系,导致转化率降低,但实验中使用的酸量是远远过量的,所以总的来说酸度对转化率影响不大。

2.2 正交实验

在单因素条件实验的基础上,选择温度a(℃)、酸度b([h+]/(moll-1))、taa 与钼酸钠摩尔比c、初始浓度d(mol·l-1)作为正交实验的四个影响因素。参照正交表l3分别选择三个水平进行正交实验,正交实验因素水平见表1。

根据正交实验极差分析结果知,反应温度对钼酸钠的转化率影响最大,其它因素影响大小依次是反应物摩尔比、反应物初始浓度、酸度,这与单因素条件实验基本是一致的。另外还表明,a 因素的最高收率为a3,b 为b1,c 为c3,d 为d3。

据此可得出制备

的优化工艺条件是:a3、b1、c3、d3,即:反应温度90℃、酸度[h+] = 0.8 mol·l-1、反应物摩尔比8 : 1、钼酸铵初始浓度0.03 mol·l-1,此时钼酸钠的转化率为97.71%。

2.3 产物的表征

利用上述优化工艺条件制备出样品,后用xrd 与afm 表征。根据astm 卡37-1492 及xrd 图(图2)可知,产物的主要特征峰均属于

特征峰,且没有明显的杂质峰出现,因而可认为产物主要是

afm 图(图3a)表明

粉体的平均粒径约为140 nm,

粉体颗粒的分散性较好,主要是因为在反应过程中添加了表面活性剂聚乙二醇,抑制了产物颗粒的团聚,不足的是产物粒径分布较不均匀,最大粒径在500 nm 左右,而最小的仅有几十纳米。图3b 是

的afm 三维形貌图,从中可看出,颗粒表面曲线光滑,颗粒呈近

3 结论

以钼酸钠与硫代乙酰胺为原料,制备

超细粉体的优化工艺条件为:反应温度为90℃、[h+] = 0.8 mol·l-1、摩尔配比为8∶1、钼酸钠初始浓度 = 0.03 mol·l-1。原子力显微镜表征结果显示,此工艺条件下制备的

粉体平均粒径约为140nm,颗粒呈近似椭球形。