二硫化钼的制备及其应用研究进展

杨文　贾园　张鹏　关涵宇　张爽

【摘 要】二硫化钼作为一种性能优良的固体添加剂，在润滑修复，工程材料，催化等领域具有较为广泛的应用。本论文在对二硫化钼制备方法进行综述的基础上，对其在各个领域中的应用进行了总结，同时对二硫化钼未来的研究方向进行了展望。

【关键词】水合热法;表面活性剂促助法;二硫化钼;复合材料

中图分类号：TQ016 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）16-0078-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.034

Progress in Preparation and Application of Molybdenum Disulfide

YANG Wen JIA Yuan* ZHANG Peng GUAN Han-yu ZHANG Shuang

（College of Chemical Engineering， Xian University， the Key Laboratory for Surface Engineering and Remanufacturing in Shaanxi Province， Xian Shaanxi 710065， China）

【Abstract】As a solid additive with excellent properties， molybdenum disulfide has been widely used in the fields of lubrication repair， engineering materials and catalysis. In this paper， the preparation methods of molybdenum disulfide are reviewed， its application in various fields is summarized， and the future research direction of molybdenum disulfide is prospected.

【Key words】Heat method of hydration; Surfactant method; Molybdenum disulfide; Composite materials

二硫化钼（MoS2）最为一种比较普遍的天然矿物质，在人们日常生活中常常被用做固体润滑剂。MoS2有着蓝灰色或黑色的外表特征，拥有较为良好的化学稳定性和耐湿热性，其表面光滑并呈现出金属光泽，触碰有滑腻的感觉。MoS2的实质为一类过渡金属硫化物，经三层原子层组成，两层硫原子层中间为钼原子层，因而造成了其形态上的特殊性。其原子间的共价键较强，而层间原子则的连接却相对较弱，因此当在摩擦过程中受到外界压力时，层间较易发生滚动，分子层易断裂形成滑移面，待发生形变并滚动时，其一，可以在很大限度上可对其担负外压的水平予以强化;其二，对于相对摩擦面积的减少大有裨益，摩擦系数由此减小，由此将材料的耐磨減损降到最低，进而加大零件的使用年限。此外，硫元素对常规金属的粘附水平较强，因而与之摩擦时，其在金属外边可快速吸附上去，并将自身在减磨润滑方面的优势充分展现出来，即便处在类似于性高温、高真空等严苛环境之下，其在抗摩擦、摩擦因数较低的特点也不会受到影响，综上所述，MoS2是一类有无限发展可能的空间的润滑添加剂。因此，MoS2的研究也开始被越来越多的专家和学者关注和重视。而制备出表观形貌闭合的MoS2，并围绕其规格及形貌展开调控与设计，这也是当下对其予以系统探究的一大核心方向，并已获取了诸多令人欣喜的成绩。

1 二硫化钼的制备方法

在MoS2的应用中，其制备方法的研究是首要解决的问题，只有制备出了形貌良好且性能优异的MoS2，才能够使其应用得到良好的发挥，为其纳米粒子的运用创造无限的发展机遇。当下，制备MoS2的方法极多，通常包括了水合热法，化学气相沉积法，表面活性剂促助法及物理机械法等。多种制备方法为MoS2纳米材料的不同形貌提供了新的思路。

1.1 化学气相沉积法

对于化学气相沉积法而言，其工艺操作简单、产品纯度高、制作成本低廉，能够制备出高质量、大尺寸且性能优良的二硫化钼，因此是MoS2纳米材料的制备的较为常用的一种方法。何大伟等[1]采用简化的化学气相沉积法在常压下蓝宝石衬底上制备出了大尺寸的单晶二硫化钼，生长的二硫化钼为规则的三角形单层，边长为50μm左右。Cheon等[2]借助于Mo（S-t-Bu）4充当前驱体，于110～350℃环境下，来对二硫化钼纳米薄膜展开研制工作，粒径维持在30～90nm，沉积温度同其直径间呈现正相关的关联，如此一来，在整个操作进程中，对沉积温度予以把控则显得尤为关键。

虽然这种方法有许多实际应用的可能性，可在实际的制备环节中会有H2S的产生，因而需对尾气做好相应的处置工作，另外，在该环节中，产品外貌在气相流量、压力的波动干扰之下，所呈现的形态各异，因此该法还需要不断地研究拓展新的领域和途径。

1.2 物理机械法

对于物理机械法而言，其操控简便，产品产出成效高。邓柏寒等[3]用微机械力法制备了100um线度的石墨烯和10um的MoS2，并使用拉曼光谱作为手段鉴别石墨烯的层数，并对此现象做了数据处理、拟合和理论分析。此类球形构造的MoS2，其融入基础润滑油在其润滑效果上将有极为出色的表现。可在现实的产出环节中，其重复性差，不能同大规模产出的诉求相契合。

1.3 水合热法

在现实运用进程中，对纳米MoS2而言，运用频率最高最广泛的制备办法为水合热法，借此所研制出的材料规格偏小，可在耐磨方面却有极为出色的表现。

孙娇娇等[4]为了制备低成本、高性能的非铂析氢电催化剂，以四水合钼酸铵和L-半胱氨酸为原料，借助于水热法，在200℃下进行操作持续24h，完成MoS2的制备过程。傅重源等[5]将钼酸钠、硫代乙酰胺充当前驱体，硅钨酸充当添加剂，成经由上述方法，研制出二硫化钼，产物直径维持在300nm前后，经由近百片花瓣构成，单片花瓣维持在10nm前后。Suresh等[6]经由二氧化硅合成了纳米二硫化钼，产物于碱性环节下，面对氧化还原反应的催化方面有着极为出色的表现。

Tang等[7]证实，经由水热法，来生成纳米MoS2的进程之中，CTAB的加入致使反应产物呈纳米花状，造成这一现象的症结在于CTAB长的碳链极易弯曲，将最初呈纳米片状产物吸附到表面展开自组装，将少许的悬空键作消除处理，其产物的表面能予以降低，外表生长受到抑制，如此一来，最终获取的产物呈花状，CTAB充当的是该环节的模板。

对于水热法而言，其凭借自身反应周期短、操作简便、绿色环保、产品纯度高等一系列优势，得到了探究者们的一致好评与钟爱，已然成为纳米二硫化钼研发环节中举足轻重的一环。当下探究的核心内容为，围绕其在纳米二硫化钼的形貌方面的作用，围绕固体润滑、光电材料等环节的探究则占少数，机制，在上述制备环节之中，产物多呈无定型结晶态，经由煅烧方可强化其结晶度，如此一来，在借此展开上述操作的进程之中，对于反应温度的把控要精确到位，注意在其形貌方面的作用情况。

1.4 表面活性剂促助法

对于表面活性剂促助法，其反应过程平稳，多伴有分散发生，可对产物外貌进行优良的调控，发展潜能巨大。因而，可借助于对类型各异的表面活性剂予以选取，来围绕MoS2纳米材料的构造进行调控与设计。

Tian等[8]加阴离子型的十二烷基苯磺酸钠做表面活性剂，来对直径在 20-40nm、50～150nm区间内的MoS2纳米杆进行制备;邹同征等[9]借助于非离子型的聚乙二醇，来完成球状MoS2颗粒的制备工作。fanasiev[10]则经由阳离子型的十六烷基三甲基氯化铵，以完成MoS2颗粒的制备工作，制备物则有着分散性强、形态不一的特性;借助于Xiong等[11]与SDS充当复配表面活性剂，备出线型链状的来完成无机富勒烯纳米MoS2颗粒的制备工作，在该进程之中，制备产物呈线型链状。

白鸽玲等[12]则经由上述方法，将PEG-20000充当操作进程的包覆剂，来实现纳米MoS2的制备，且借助于Span-80充当分散剂，来围绕1%MoS2纳米球、超细二硫化钼微米粉末复合润滑油两者展开制备工作，并针对其在滚动摩擦环节的表现展开了系统探究。

由上述探究不难看出，对于表面活性剂促助法而言，其种类与作用千差万别，及其复配剂在自身性质的牵制下，围绕MoS2产物的外貌、微观构造方面的调控效果极为显著，围绕其外表修饰作用及相关的反应原理予以系统探究，将有着 重大的现实意义。

2 二硫化钼的应用

MoS2因其独特而优良的机械、物理和化学性能被广泛应用于光电材料、复合材料、生物分析、医学领域、催化剂、碳素行业、机械制造和工程塑料等。二硫化钼在高温、低温、高负荷、高转速和超真空条件下，具有优异的润滑性能，作为一种非常重要的固体润滑剂，特别适用于高温、高压下的工作环境[13]。特別是一般的层状结构MoS2纳米粒子，其在耐磨减损方面有着极好的表现，已然成为相关专家探究的核心内容所在。

2.1 二硫化钼作润滑介质添加剂

鉴于MoS2拥有极为特殊的球状构造，于润滑介质可滚动分散，因而时常被作为润滑添加剂而得到大规模地应用。金炯福等[14]将二硫化钼类润滑剂注入到润滑油中，基础油的润滑水平由此得到了极大提升。在确保各个设备连续稳定运作的同时，还有节能减排的成效。

胡坤宏等[15]人则考察了不同形态MoS2微粒的摩擦学性能。低载低速下，空心球形MoS2（空心球）与片状纳米MoS2（纳米片）均能改善基础油的减摩抗磨性能，高载高速下，空心球仍保持着较好的减摩抗磨性能结论证实，有别于常规的MoS2，其在极压、润滑减损两方面的性能有着更加出色的表现。

葛荣熙等[16]针对某型机车轮对压装过程中出现的轮轴大量拉伤情况，通过现场实践，提出改用二硫化钼润滑剂作为轮对压装润滑介质，完全解决了轮轴异常拉伤的问题。通过实验证明，纳米MoS2材料具有极好的润滑性能。

2.2 二硫化钼纳米材料制备耐磨复合材料

对于树脂基耐磨复合材料而言，其在摩擦方面的运用极为宽广，如此一来，MoS2的研制为此类材料带来了更为广阔的发展可能。王军等[17]借助橡塑复合材料为基体，将纳米MoS2和普通二硫化钼加入到基体材料中，以研发一类水润滑橡塑复合尾轴承材料;经由对此类原料与各类载荷和转速下的摩擦磨损性能进行测试。试验结果表明：在相同载荷下，复合材料摩擦因数随着转速的升高先逐渐降低并最终维持平稳状态，于转速一致的条件下，此类原料摩擦因数在载荷增大时呈下降趋势;复合材料摩擦因数随着二硫化钼添加量的增加先降低后升高，且在摩擦因数方面，此类材料的同一般的复合材料要低;MoS2钼则对材料在该方面的性能予以了提升。

3 小结

综上所述，MoS2纳米粒子具有良好的形变性和抗压抗磨能力，能够应用于许多行业，为生产生活带来便利，因此研究和开发更好的MoS2改性材料是在未来的发展中占有至关重要的地位。

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