表面修飾納米銅顆粒的制備及其摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、近年來(lái)，納米銅由于其不同于塊狀材料的特殊性能，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出了極其重要的應(yīng)用價(jià)值。作為重要的工業(yè)原料，納米銅可以代替貴金屬降低工業(yè)成本，有著廣闊的應(yīng)用前景。因此，對(duì)納米銅的研究已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
　　 本論文通過(guò)電化學(xué)方法對(duì)還原劑的電化學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比研究；選擇價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境友好的葡萄糖和次亞磷酸鈉作為還原劑成功制備了各種形貌的納米銅并對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究；考察了球狀納米銅作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦磨損性能。主要

2、內(nèi)容如下：
　　 1.利用Zennium電化學(xué)工作站對(duì)各種還原劑的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)條件下還原劑的循環(huán)伏安曲線進(jìn)行分析對(duì)比，得到各還原劑的電化學(xué)性能與體系pH值、電解質(zhì)濃度以及電勢(shì)掃描速率之間的關(guān)系，從而出在液相體系中還原劑還原性能處于最佳狀態(tài)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件。
　　 2.選擇價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境友好的次亞磷酸鈉作為還原劑，以五水硫酸銅為原料，油酸作為萃取劑和表面活性劑，通過(guò)研究不同反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物形貌、粒徑及分

3、散性的影響，最終制備得到了具有結(jié)晶度高、粒度均勻，分散性好、抗氧化的納米銅。采用XRD、FTIR、TG/DTA、SEM、TEM等方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征并對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　 3.通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)液相體系中樹(shù)枝狀、空心球狀、棒狀和花狀納米銅的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：1)球狀納米銅的形成主要是油酸吸附保護(hù)及位阻效應(yīng)和奧斯特瓦德熟化過(guò)程共同作用的結(jié)果。2)油酸的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用和奧斯特瓦爾德熟化對(duì)產(chǎn)物晶體的影響是樹(shù)枝狀納

4、米銅生成的主要原因。在反應(yīng)過(guò)程中，油酸引導(dǎo)著晶核沿著某些晶面方向優(yōu)先生長(zhǎng)；隨著陳化時(shí)間的延長(zhǎng)，奧斯特瓦爾德熟化過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行使小晶核不斷溶解，并在大晶核的特定晶面上沉積生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致了樹(shù)枝狀納米銅的形成。3)空心球狀納米銅的形成是油酸的模板作用和奧斯特瓦爾德熟化共同作用的結(jié)果。油酸在體系中形成的球狀膠束有利于空心結(jié)構(gòu)的生成；而奧斯特瓦爾德熟化促使晶體內(nèi)部的小晶核不斷溶解，進(jìn)一步促進(jìn)了晶體中空結(jié)構(gòu)的形成。4)奧斯特瓦爾德熟化和油酸的導(dǎo)向作用

5、是棒狀納米銅的生成的主要原因。首先油酸分子的導(dǎo)向作用使晶體各個(gè)晶面上的生長(zhǎng)速度產(chǎn)生差別，使晶體朝著某些晶面方向優(yōu)先生長(zhǎng)；其次，奧斯特瓦爾德熟化也有利于初級(jí)納米銅顆粒逐步組裝形成一維棒狀納米銅。5)花狀納米銅的形成主要是奧斯特瓦爾德熟化和螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)共同作用的結(jié)果。產(chǎn)物通過(guò)奧斯特瓦爾德熟化過(guò)程的不斷生長(zhǎng)，經(jīng)歷了從細(xì)小顆粒到片狀的變化過(guò)程；隨著納米片濃度的不斷增大，體系中小晶核繞著晶面上的螺旋錯(cuò)位進(jìn)行逐層生長(zhǎng)；由于溫度對(duì)片狀結(jié)構(gòu)的形成有一定

6、的影響，因此對(duì)于花狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物的生成也存在一定的影響。
　　 4.通過(guò)對(duì)潤(rùn)滑油的摩擦系數(shù)和磨斑直徑隨納米銅含量、摩擦?xí)r間、載荷及轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律進(jìn)行研究，分析了各種形貌納米銅作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦磨損性能。在摩擦過(guò)程中，添加劑與摩擦面相結(jié)合，形成均勻光滑的潤(rùn)滑膜，從而減小了摩擦系數(shù)，降低了磨損量，同時(shí)對(duì)摩擦表面原有的磨痕進(jìn)行了填塞，顯著地提高了150N基礎(chǔ)油的減摩抗磨能力及承載能力。負(fù)磨損現(xiàn)象的存在以及摩擦表面納米銅顆粒的沉積都證明