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本文以有机分子和无机化合物提供硅源或者铅源,利用模板法和水热法,制备得到了特殊形貌的氧化物和硫化物纳米材料。空心球状二氧化硅(SiO2)和树枝、十字星等状的硫化铅(PbS)纳米材料因为其独特的形貌和性能而备受瞩目。空心球是一种新型的功能纳米材料,具有较大的比表面积,较小的密度等优点,又因为其独特的球形结构,其在摩擦面间存在着微滚动作用,变滑动摩擦为滚动摩擦,减小摩擦系数。硫化铅纳米材料其新颖的纳米晶及独特的物理化学性质,通过探索其生长机制,能够实现对尺寸,维度的调控,应用于润滑油中,纳米颗粒可以沉积到摩擦表面的磨损部位,使摩擦表面得到修补。通过不同合成方法制备了具有特殊结构的纳米材料,并对其结构和性能进行了研究,其主要工作如下:
⑴空心微球的制备及其表征。以苯乙烯为单体,与功能单体2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(MTC)通过分散聚合进行共聚,得到了表面带有正电荷的功能聚苯乙烯球.用乙醇(EtOH)控制聚苯乙烯(PS)分散液的固含量,在分散液中加入氨水和前躯体正硅酸四乙酯(TEOS),TEOS水解-缩合形成的纳米粒子SiO2,粒子表面的羟基呈负电性,同功能微球表面的正电荷基团通过静电相互作用,SiO2被吸附到模板微球表面,从而形成复合微球,通过高温煅烧,进一步得到空心微球.空心微球的壳层厚度可以通过氨水浓度,前躯体浓度进行调控。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)表征了微球的结构与形貌。SiO2纳米材料按一定的比例添加到润滑油中,表现出优异的摩擦学性能,是良好的纳米润滑油添加剂。
⑵各种形貌的PbS纳米材料的制备。以硝酸铅(Pb(NO3)2)为铅源,硫脲(CH4N2S)作硫源,利用乙二胺(EDA),乙醇胺(EA)为溶剂,在一定的温度以及时间条件下,合成了立方体状,花状等形貌的纳米材料.探索了反应时间,反应温度等对形貌的影响,利用X射线粉末衍射(XRD)、SEM以及EDS等手段对产物进行了表征。实验结果表明:不同的反应时间,温度以及原料比能够控制产物形貌。