二硫化钼自润滑涂层性能及制备工艺的研究进展

MoS_(2)是过渡族金属二硫化物中的一员,其涂层材料因独特的层状结构而表现出优异的摩擦学性能。MoS_(2)自润滑涂层在刀具以及空间部件材料的表面减磨和保护上发挥着重要作用,但是MoS_(2)涂层对湿度的敏感性、附着力差以及耐磨寿命有限等问题限制了其应用。国内外学者在MoS_(2)涂层的摩擦学研究上做了大量工作,目前的研究重点主要是不同温度、湿度、气体介质的多环境下的摩擦学行为分析,以及通过纳米多层体系的设计实现对晶体结构的可控。本文概述了2010年以来有关MoS_(2)自润滑涂层材料的研究进展,主要综述了MoS_(2)自润滑涂层的摩擦学性能以及不同元素掺杂对其性能和结构的影响。总结了MoS_(2)涂层的组成结构、性能、制备工艺,并对其在表面润滑领域的研究和应用前景进行了展望。本文对MoS_(2)自润滑涂层的研究和工程应用具有参考意义。

二硫化钼在电子束辐照下的缺陷结构演变及其物理机制研究进展

二硫化钼(MoS_(2))丰富的多原子结构赋予了它优异的电学、光学、催化等性能,这引起了人们的极大兴趣。而MoS_(2)中存在的缺陷结构往往会对其性能产生显著的影响,通常认为这种影响是负面的,因此以往的研究几乎都是在尽量避免缺陷结构的产生。但是最近也有一些研究表明MoS_(2)缺陷的存在对其应用起到了积极作用。为了能够更好地利用MoS_(2)的缺陷结构,使其产生积极影响,首先需要了解这些缺陷结构,弄清楚它们的演变方式和相关物理机制,并用来指导MoS_(2)的可控纳米加工和实际应用。本文总结了MoS_(2)不同类型的缺陷结构以及在电子束辐照下MoS_(2)的结构演变行为,从中探究电子束与MoS_(2)缺陷结构交互作用的机理。通过分析传统物理机制的不足,提出了两个全新的概念——纳米曲率效应和电子束非热激活效应,分别从纳米空间限制角度和超快时间限制角度来挖掘这些实验现象背后的深层物理机制。最后,本文还提出了对MoS_(2)缺陷结构调制与纳米可控加工的看法和展望。

氮掺杂二硫化钼纳米催化剂的电催化析氢性能

以钼酸钠为钼源,L-半胱氨酸为硫源和还原剂,双氰胺为氮源,采用水热法合成了一系列氮掺杂二硫化钼纳米催化剂(N-MoS_(2))。通过XRD、SEM、XPS、Raman等手段表征了不同N掺杂量的N-MoS_(2)催化剂的形貌、元素分布、晶体结构和电子性质。表征结果表明,合成的N-MoS_(2)催化剂均为纳米片层组成的花球,N原子均匀掺杂进了MoS_(2)晶格中。N掺杂使得N原子周围的Mo和S原子的电子密度增加,生成更多具有催化活性的不饱和配位点。采用电化学工作站在酸性介质中测试了催化剂的线性扫描伏安曲线和塔菲尔斜率,评价了N-MoS_(2)纳米催化剂的电催化析氢(HER)性能。结果表明,MoS_(2)催化剂和N-MoS_(2)催化剂上的析氢反应均通过Volmer-Heyrovsky路径进行。MoS_(2)催化剂上析氢反应速控步骤为Volmer反应,N-MoS_(2)催化剂上析氢反应的速控步骤为Heyrovsky反应。与MoS_(2)催化剂相比,N-MoS_(2)催化剂的塔菲尔斜率较低,析氢反应速率较快,显示出更好的电催化析氢性能。尤其当N与Mo的原子为0.1时(N/Mo=0.1),制备的N-MoS_(2)-0.1催化剂表现出最好的电催化析氢性能,其塔菲尔斜率为60mV/dec。N-MoS_(2)催化剂的电催化活性提高可归结为不饱和配位点暴露量的增加和富电子的Mo对Mo-H*的弱化。

二硫化钼/丁腈橡胶热氧老化及摩擦性能模拟研究

为研究二硫化钼(2H-MoS_(2))对抗氧剂4020和丁腈橡胶(NBR)复合材料热氧老化及摩擦学性能的影响,采用分子动力学(MD)模拟分别建立4020/NBR和MoS_(2)/4020/NBR复合材料的模型,分析不同温度下2H-MoS_(2)对热氧老化性能、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明:添加MoS_(2)后,复合材料的相容性、稳定性和热氧老化性能均得到有效提高,力学性能也得到明显提升,即使在398 K高温下,复合材料也能表现出优异的热氧老化性能和力学性能;与4020/NBR复合材料相比,MoS_(2)/4020/NBR复合材料在298、398 K温度下的摩擦因数分别减小了约30%和25%,磨损率减小了5%和7%,表明MoS_(2)可以有效提高NBR复合材料的摩擦学性能。

基于二硫化钼的电容式土壤湿度传感器

[目的/意义]土壤中含水率直接影响农作物生长状态和产量。开发出一种可靠、高效的土壤湿度传感器对实施农田科学灌溉具有重要指导意义。[方法]本研究提出一种基于微加工工艺制备的二硫化钼电容式土壤湿度传感器,通过叉指电极上同一平面上的金电极阵列实现数个电容并联,表面修饰二硫化钼作为敏感层实现对土壤湿度的测量。通过计算及使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件研究电极参数对电容敏感度的影响,最终确定电极参数使用10μm间距、75对叉指。[结果和讨论]在保证测量精度的前提下,大大缩小了传感器的体积,可以实现土壤湿度的原位动态监测。在室温下相对湿度值从11%变化到96%时,电容式土壤湿度传感器在200 Hz频率下的电容输出为12.13 pf~187.42 nF;当土壤含水量由8.66%增加到42.75%时,传感器的电容输出在200 Hz频率下由119.51 nF增长到377.98 nF,显示出较高的湿度灵敏度及较宽的敏感范围。[结论]本研究提出的土壤水分传感器有望实现原位长期监测电容式土壤传感器的电容变化,从而监测土壤湿度的变化。

铜基体铬合金化对二硫化钼/铜复合材料摩擦学性能的影响及作用机制研究

基于铜基体铬合金化的策略,研究了铬含量对二硫化钼/铜复合材料在氮气气氛下摩擦学性能的影响。结果表明,在复合材料中加入1.5wt%铬,摩擦系数低至0.07,磨损率为2.4×10^(-4)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1),分别是未添加铬的复合材料的64%和20%。通过透射电镜、X射线光电子能谱、扫描电镜分别对二硫化钼/铜界面结构、摩擦层成分及磨痕亚表层形貌进行了详细的分析,揭示了铜基体铬合金化对二硫化钼/铜复合材料摩擦学性能的作用机制。

二硫化钼掺杂改性FOX⁃7含能复合材料的热分解特性

为了提高1,1‐二氨基‐2,2‐二硝基乙烯(FOX‐7)的热分解特性,在较低分解活化能下实现能量的快速释放,采用溶剂‐反溶剂的方法制备了掺杂改性的FOX‐7/MoS2含能复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、热重‐差示扫描量热仪(TG‐DSC)等分析测试手段对复合材料的形貌结构、物相组成、热分解特性、分解活化能进行了表征和测试。结果表明,掺杂改性的FOX‐7/MoS2含能复合材料既可以提高低温阶段的分解温度,又可以催化高温下的分解放热。其中,与原料相比,FOX‐7/MoS2‐5%的低温阶段的分解温度和分解活化能分别提高了6.8℃和78.6 kJ·mol^(-1);高温阶段的分解温度和分解活化能分别降低了23.4℃和340.4 kJ·mol^(-1)。热重‐质谱结果表明,高温阶段FOX‐7/MoS2‐5%产物中CO_(2)的比例从7.3%增加到16.8%,表明MoS_(2)的掺杂改性又促进了高温阶段的分解,使分解更加完全和充分。

二硫化钼 还原氧化石墨烯对涤纶织物的阻燃性能

为了赋予涤纶(PET)织物良好的阻燃、抑烟性能,实现PET织物的低烟、无卤阻燃,采用浸轧工艺,用水热法制备二硫化钼还原氧化石墨烯(MoS_(2)/RGO)复合材料,并将其用于PET织物的阻燃整理。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪以及X射线衍射仪等对MoS_(2)/RGO复合材料以及MoS_(2)/RGO/PET织物的微观形貌与化学结构进行分析;采用垂直燃烧测试仪、烟雾密度箱、接触角仪等对MoS_(2)/RGO/PET织物的阻燃、抑烟性能以及亲水性能进行表征与测试。结果表明:MoS_(2)/RGO复合材料在织物上能够形成良好包覆,且能够有效提高PET织物的热稳定性,在700℃时,其残炭率较纯织物明显提升;MoS_(2)/RGO/PET织物的极限氧指数可提升至28.2%,总热释放量较纯PET织物下降60.5%,烟雾密度降低59.9%,具有良好的自熄性能,损毁长度可降低至10.6 cm。此外,MoS_(2)/RGO复合材料可以赋予PET织物良好的亲水性能,在2.2 s时接触角变为0°,有效改善了PET织物的服用舒适性能。

润滑油添加剂羟基硅酸镁/二硫化钼含量对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副摩擦学行为的影响

[目的]内燃机活塞环服役环境恶劣,需要良好的润滑条件来改善其磨损情况。[方法]在2Cr13钢球上电镀硬铬,分析了硬铬镀层的微观形貌、显微硬度和厚度。以镀铬钢球和灰铸铁作为摩擦副进行摩擦磨损试验,以模拟活塞环的服役环境。研究了添加剂羟基硅酸镁/二硫化钼(MSH/MoS_(2))含量不同的润滑油中镀铬层与灰铸铁之间的摩擦学行为。[结果]镀铬层具有微裂纹,显微硬度高达(1013.7±32.4)HV,平均厚度达(84.2±3.6)μm。润滑油中MSH/MoS_(2)纳米颗粒的质量分数为1.0%时,对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副的减摩抗磨效果最显著,相较于采用纯润滑油时,镀铬钢球的平均摩擦因数和磨斑直径分别下降了28.2%和24.2%,灰铸铁的磨损率也下降了23.1%。[结论]润滑油中添加适量MSH/MoS_(2)纳米颗粒对镀铬钢球-灰铸铁摩擦副起到很好的减摩抗磨效果。

磺酸钙/油酸改性碳基二硫化钼的制备及在乳化油中的摩擦学性能

为了研究MoS_(2)/C复合粉体的改性及其对乳化油润滑性能的影响,以膨胀石墨和MoS_(2)为原料、油酸和高碱值磺酸钙为修饰剂,通过等离子体辅助球磨原位完成粉体的制备及改性,利用扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱及红外光谱仪对粉体进行表征。结果表明:等离子体辅助球磨20 h后,在等离子体的热爆协同作用下,膨胀石墨被不断剪切剥离形成了近石墨烯片层结构,部分MoS_(2)被细化为20 nm左右的鳞片状,部分MoS_(2)由于热爆飞溅到石墨层上并冷凝形成石墨烯包覆的球状结构,这些MoS_(2)微粒均匀附着在碳基石墨片层上;同时,在辅助球磨过程中,油酸中的羧基与膨胀石墨和磺酸钙的羟基基团发生酯化反应,完成对粉体的表面改性,粉体具有较大的亲油化度值,并可抑制MoS_(2)/C的氧化。将制备的改性MoS_(2)/C添加在乳化油中进行摩擦学性能测试,发现改性后的MoS_(2)/C沉积吸附在表面磨痕上,同时在摩擦副表面生成一层硫酸/磺酸盐化学膜,有效抑制了水分对MoS_(2)/C减摩自修复性能的影响,使乳化油保持良好的润滑性能。

二硫化钼纳米材料的制备方法及应用研究进展

本文深入探讨了二硫化钼(MoS 2)纳米材料的合成策略及其在能源转换与存储等领域的应用前景,综合分析包括溶剂热法、溶胶-凝胶法在内的多种合成方法,揭示了这些方法对MoS 2纳米结构形态和性能的具体影响。研究表明,通过精确控制合成条件,可以制备出具有优化电子性质和表面活性的MoS 2纳米材料。在锂离子电池和光电探测器等应用中,这些材料展现了卓越的性能,特别是在增强电池充放电循环稳定性和提升光电转换效率方面。本文进一步讨论了MoS 2应用发展面临的挑战,特别是在材料合成可扩展性和性能一致性方面。最后,文章对未来的研究方向进行了展望,提出了创新合成策略和优化材料结构的研究方向,进一步拓宽MoS 2在高性能能源设备中的应用潜力。

氧等离子处理的二硫化钼场效应晶体管表面掺杂和湿度传感研究

二维半导体过渡金属二硫属化物(transition metal dichalcogenide,TMD)具有独特的电学、光学和力学性能,在数字电路、光伏器件和能量存储等多个领域中具有巨大的应用潜力。通过表面掺杂控制TMD的电学性能为实现灵敏传感提供了有效的方法。本文开展了氧等离子体对二硫化钼(MoS_(2))掺杂特性的研究。首先,测试了MoS_(2)场效应晶体管(field-effect transistor,FET)的输运特性,发现氧等离子体处理对FET具有p型掺杂作用。随后,通过拉曼光谱研究了掺杂机制的成因,并证实了沟道表面类MoO_(3)缺陷的形成。最后,研究了经等离子体处理的晶体管的湿度传感特性,由于氧等离子体处理使得沟道对水分子的吸收中心增加,在潮湿环境下晶体管具有十分灵敏的响应特性,源漏电流值变化了约54%。这项工作不仅提供了一种调控TMD电学性能的简单方法,也展示了低维材料化学传感器的发展潜力。

纳米二硫化钼在光热治疗的研究进展

随着癌症患者日益剧增,癌症已经成为全球范围内最主要死亡原因之一,并受到人们的广泛关注。癌症传统治疗方式存在特异性差、副作用大的缺点。近年来,纳米材料的出现,为癌症的根治开辟了新的治疗思路。二硫化钼(MoS_(2))凭借其良好的光热转化性能,较少的毒副作用,成为目前光热转化材料研究领域的热点之一。该综述将从纳米二硫化钼光热抗肿瘤的相关结构与性质、制备方法、治疗方式、肿瘤治疗中的应用以及前景与展望这五个方面梳理二硫化钼纳米材料用于肿瘤治疗的研究进展。

聚乙烯亚胺修饰化二硫化钼光控纳米粒在阿替洛尔经皮递药中的应用

目的:以阿替洛尔作为模型药物,旨在开发一种基于聚乙烯亚胺修饰的二硫化钼纳米粒(polyethyleneimine-modified Mo S2nanoparticles,PEI-Mo S2NPs)的近红外激光控释的经皮递药系统(transdermal drug delivery system,TDDS)。方法:通过一步水热合成法制备3D花瓣状结构的PEI-Mo S2NPs,并通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱、X射线衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其进行结构表征。通过体外药物释放实验和体外透皮实验研究PEI-Mo S2NPs的控释能力。结果:PEI-Mo S2NPs具有良好的药物负载效率(53.86%)和较高的光热转换能力。近红外激光刺激使阿替洛尔的释放增加了1.56倍。结论:近红外激光可用于控制PEI-Mo S2NPs中药物的释放,促进药物的经皮渗透。

二硫化钼量子点的制备及其在纳米载药体系中的应用

以二硫化钼粉末为原料,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,采用溶剂热法制备二硫化钼量子点(MoS_(2)QDs),并对其结构、组成和光学性质进行了表征。在此基础上,以MoS_(2)QDs为载体负载抗肿瘤药物盐酸阿霉素(DOX),构建了纳米载药体系(MoS_(2)-DOX),并通过体外药物释放实验和细胞毒性实验对其药物释放行为及治疗效果进行了初步评价。结果显示:MoS_(2)QDs分散均匀,尺寸约为3.0 nm,并具有良好荧光性质。借助MoS_(2)QDs自身的荧光性质,可追踪其进入U251胶质瘤细胞后主要存在于细胞质中。MoS_(2)-DOX具有明显的pH值响应性药物释放行为,其在酸性条件下(pH值为5.0和6.0)48 h的DOX释放率(35.1%和28.7%)明显高于pH值为7.4环境下的释放率(18.2%)。MoS_(2)QDs质量浓度低于150μg·mL^(-1)时对U251胶质瘤细胞无明显毒性;而MoS_(2)-DOX的细胞毒性呈现DOX剂量依赖性,且低于游离的DOX。这表明本方法制备的MoS_(2)QDs有望作为安全性较高的荧光纳米载体,在细胞成像和药物输送等领域具有广泛的应用前景。

二硫化钼纳米材料在生物传感器中的应用

近年来纳米材料的不断引入,为生物传感技术提供了新的研究途径,大大提高了生物传感器的性能。其中,二硫化钼(MoS_(2))纳米材料由于比表面积大、带隙可调、电子迁移率高等独特性质,在生物传感器中被广泛应用。本文首先介绍了基于MoS_(2)纳米材料的电化学、场效应晶体管、表面增强拉曼散射、比色、双模式生物传感器的基本原理、研究进展及性能对比,重点分析了MoS_(2)纳米复合材料的结构、组分等对传感器灵敏度、检测范围、检测限、特异性等性能的影响,总结了MoS_(2)生物传感器的优势并对其未来发展趋势进行了展望,为MoS_(2)生物传感器在生物检测领域的进一步应用以及未来研究方向提供了思路。

低维二硫化钼制备方法的研究现状

总结了不同低维MoS_( 2)制备方法(机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉积法、原子层沉积法和磁控溅射法)的原理,分析了不同制备方法的优缺点,同时探讨了目前各类制备方法的研究现状和发展趋势.

二维二硫化钼的性质及应用研究进展

二硫化钼(MoS_(2))是一种节能材料,因其具有良好的光电催化性能在研究人员中备受青睐,并且获得了更为广阔的应用领域,为了实现节能降碳的目标,本文简要叙述了MoS_(2)的性质和制备方法,并对其可以发展和挖掘的设计方向进行评述,最后进行了总结和对此领域的应用前景的展望。

二硫化钼反相器的高效干法转移与性能测试

提出了一种利用干法转移制备的二硫化钼反相器并对其进行了性能研究。其中,反相器的核心结构由二硫化钼异质结晶体管和电阻串联组成,石墨烯则作为该器件的电极材料。为了提高二硫化钼晶体管和反相器的电学性能,利用热蒸镀金法优化石墨烯电极与基底测试电极(Pad)之间的接触特性。研究发现,器件经过优化之后得到的二硫化钼晶体管的开关比(ION/IOFF)最大超过105;二硫化钼反相器的增益大于6,展示出典型的逻辑反相特性。结果表明,干法转移技术在二维晶体管、反相器及逻辑电路的制备和应用中极具潜力。

二硫化钼基催化剂电化学合成氨研究进展

仿照固氮酶合成氨的钼催化中心,二硫化钼基催化剂在电催化合成氨领域引起了人们的广泛关注。概述近几年用于电催化合成氨的具有不同相(2H、1T和3R)以及不同硫空位的二硫化钼。针对二硫化钼导电性不足、氮气吸附能力差的缺点,总结了几种常用的二硫化钼的改性方法,综述了改性后二硫化钼的电催化合成氨性能,指出了改性后二硫化钼电催化合成氨的反应机理。