工業(yè)硫代鉬酸銨制備超細(xì)二硫化鉬的研究.pdf

1、本文以鎢冶煉生產(chǎn)線上鎢鉬分離中得到的副產(chǎn)品硫代鉬酸銨為原料，研究制備超細(xì)的二硫化鉬產(chǎn)品，并對(duì)制得的二硫化鉬的摩擦性能進(jìn)行了初步的探討。在制備二硫化鉬工藝中，探索了煅燒熱解法制備二硫化鉬和重點(diǎn)研究了水溶液還原法。水溶液還原法是采用水合肼作為還原劑，直接還原硫代鉬酸銨得到二硫化鉬產(chǎn)品。采用單因素條件實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)分別對(duì)兩組不同的反應(yīng)體系（Ⅰ組:硫代鉬酸銨以晶體形式加入反應(yīng)體系中;Ⅱ組:硫代鉬酸銨以溶液形式加入反應(yīng)體系中）在常壓和高溫密閉條件

2、下制備二硫化鉬，并利用XRD和SEM對(duì)所制得的二硫化鉬進(jìn)行了表征與分析。實(shí)驗(yàn)中考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、水合肼與硫代鉬酸銨的摩爾比、攪拌強(qiáng)度、表面活性劑的種類等對(duì)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、所得沉淀產(chǎn)物的粒度和形貌的影響。在摩擦學(xué)性能研究中，主要考察了三種不同方法制備的二硫化鉬添加在機(jī)油和液體石蠟中對(duì)潤(rùn)滑油的摩擦因數(shù)和摩擦副的磨損程度的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和分析得出如下結(jié)論:
　　 1、在N2和H2中升溫至500℃煅燒工業(yè)硫代鉬酸銨晶體，可以得

3、到適合用于潤(rùn)滑劑的2H型二硫化鉬，但所得的二硫化鉬形貌不規(guī)則，顆粒粗大，通過(guò)直接煅燒工業(yè)硫代鉬酸銨晶體難以獲得超細(xì)的二硫化鉬產(chǎn)品。
　　 2、工業(yè)硫代鉬酸銨晶體在水中可溶，室溫下，100g水中可溶解4.27g硫代鉬酸銨，升高溫度對(duì)其溶解度影響不大，100℃下，其溶解度也只有4.94g。
　　 3、水合肼還原硫代鉬酸銨的可行性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水合肼能夠與硫代鉬酸銨發(fā)生還原反應(yīng)。經(jīng)XRD衍射圖譜分析和沉淀產(chǎn)物煅燒實(shí)驗(yàn)，表明所得

4、的沉淀產(chǎn)物的中Mo的化合物形態(tài)可能為非晶的硫化鉬。
　　 4、Ⅰ組反應(yīng)體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，常壓條件下的最佳條件為:反應(yīng)溫度為95℃，反應(yīng)時(shí)間為3h，水合肼與硫代鉬酸銨的摩爾比為10∶1，攪拌槳的轉(zhuǎn)速為250r/min。此條件下所得的轉(zhuǎn)化率為98.12％，但所得的沉淀產(chǎn)物中含鉬只有43.21％，因此沉淀產(chǎn)物不完全是二硫化鉬產(chǎn)物，而且形貌不規(guī)則，顆粒粗大，團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，平均粒度在10μm以上;在上述條件下，即使添加表面活性劑三正丁胺

5、、十六烷基三甲基氯化銨、芐基三甲基氯化銨等對(duì)抑制沉淀產(chǎn)物的團(tuán)聚效果不明顯;在180℃高溫和密閉條件下添加表面活性劑，所得沉淀產(chǎn)物含鉬只有34％左右，硫代鉬酸銨晶體難以完全被水合肼還原為二硫化鉬，但表面活性劑能起到一定的分散作用，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨的效果優(yōu)于三正丁胺。
　　 5、Ⅱ組反應(yīng)體系的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提高反應(yīng)溫度或反應(yīng)時(shí)間或水合肼與硫代鉬酸銨的摩爾比均使還原反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率升高，還可以得出影響還原反應(yīng)程度

6、的順序?yàn)榉磻?yīng)溫度＞水合肼與硫代鋁酸銨的摩爾比＞反應(yīng)時(shí)間。正交實(shí)驗(yàn)所得的最優(yōu)條件為:反應(yīng)溫度98℃，反應(yīng)時(shí)間3h，水合肼與硫代鉬酸銨的摩爾比為10∶1，此條件下所得的轉(zhuǎn)化率為67.05％，所得的沉淀產(chǎn)物含鉬55％左右，而且形貌規(guī)則，粒度均勻，平均粒度在1微米左右，有輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象，相較于Ⅰ組反應(yīng)體系得到的沉淀產(chǎn)物，在形貌上有很大的改善。正交試驗(yàn)最優(yōu)條件下所得的沉淀產(chǎn)物的XPS的分析結(jié)果表明，沉淀產(chǎn)物中主要為MoS2。常壓下添加表面活性劑對(duì)

7、沉淀產(chǎn)物的分散效果作用不大，而且會(huì)阻礙還原反應(yīng)的進(jìn)行，建議在此體系中不使用表面活性劑。
　　 6、在密閉條件下提高反應(yīng)溫度，水合肼還原反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率逐漸降低。當(dāng)溫度從100℃提高至180℃時(shí)，轉(zhuǎn)化率由75.42％降至18.62％，同時(shí)沉淀產(chǎn)物中鉬含量也逐漸降低，由54.04％降至44.38％。因此水合肼還原硫代鉬酸銨制備二硫化鉬不宜在密閉體系中進(jìn)行。
　　 7、摩擦性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:將各種二硫化鉬添加到潤(rùn)滑油后，其摩擦因數(shù)