一种硫化铜纳米棒的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种硫化铜纳米棒的制备方法及其应用，利用醋酸铜和硫代乙酰胺作为原料，采用水浴和水热的方法制备硫化铜纳米棒。首先配制醋酸铜和硫代乙酰胺溶液，随后将醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，通过水浴或水热的方法反应得到硫化铜纳米棒。所制备的硫化铜纳米棒具有很大的比表面积，比表面积高达22.784m2/g，可用于纳米润滑油添加剂，与未添加添加剂相比，磨损率从6.26×10‑15降低为2.37×10‑16 m3·N‑1·m‑1，摩擦系数从0.09降低为0.0618；此外本发明专利技术制备技术简单、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种硫化铜纳米棒的制备方法及其应用
本专利技术属于摩擦领域，具体涉及一种硫化铜纳米棒的制备方法及其应用。
技术介绍
摩擦学研究的学者和专家发现，摩擦损失了世界上一次能源的三分之一，润滑油的使用能够有效降低摩擦。而润滑油摩擦磨损性能的每一次飞跃，实际上是添加剂发展的结果，纳米颗粒由于具有高比表面积和独特的物理化学性能，使其在新材料领域受到人们广泛的重视。以纳米材料为基础制备的新型润滑材料应用于摩擦系统中，不仅可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜，降低摩擦磨损，而且可以对摩擦表面进行一定程度的填补和修复，起到自修复作用。目前润滑油添加剂摩擦效果较好的是层状物质，尤其是MoS2。但是MoS2制备复杂，需要高温、N2保护或者使用有毒氧化剂，成本较高。CuS具有近似的层状结构，制备简单，成为润滑油添加剂中受到关注的一种纳米润滑油添加剂。本专利技术在深入调研纳米润滑油添加剂的基础上，提出了一种可用于提高润滑油摩擦性能的CuS纳米棒添加剂及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硫化铜纳米棒的制备方法及其应用。利用醋酸铜和硫代乙酰胺作为原料，采用水浴和水热的方法制备硫化铜纳米棒。所制备的硫化铜纳米棒比表面积高达22.784m2/g，可以发展为应用前景广阔的纳米润滑油添加剂。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种硫化铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：（1）分别称量0.015摩尔的硫代乙酰胺（C2H5NS）溶解于75mL水中，0.01摩尔的醋酸铜（Cu(CH3COO)2·H2O）溶解于75mL水中，得到硫代乙酰胺溶液和醋酸铜溶液；（2）在30~70℃水浴中，将步骤（1）得到的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，搅拌5~15h；（3）反应结束后，冷却到室温，过滤和干燥，收集得到硫化铜（CuS）纳米棒。一种硫化铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：（1）分别称量0.015摩尔的硫代乙酰胺（C2H5NS）溶解于75mL水中、0.01摩尔的醋酸铜（Cu(CH3COO)2·H2O）溶解于75mL水中，得到硫代乙酰胺溶液和醋酸铜溶液；（2）将步骤（1）中的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，磁力搅拌10~30min后，将溶液平均分成两份移入到两个100ml的反应釜中，120~180℃水热10~15h；（3）反应结束后，冷却到室温，将两个反应釜中得到的反应液进行过滤和干燥，收集得到硫化铜（CuS）纳米棒。上述方法制备得到的CuS纳米棒用于润滑油添加剂。本专利技术的显著优点：本专利技术制备的CuS纳米棒具有很大的比表面积，比表面积高达22.784m2/g，可用于纳米润滑油添加剂，与未添加添加剂相比，磨损率从6.26×10-15降低为2.37×10-16m3·N-1·m-1，摩擦系数从0.09降低为0.0618；此外本专利技术制备技术简单、成本低廉。说明书附图图1为实施例1的CuS透射电镜照片；图2为添加不同比表面积CuS后销的(a)磨损率和(b)摩擦系数；图3为添加不同含量实施例1的CuS后销的(a)磨损率和(b)摩擦系数。具体实施方式以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。实例1：一种硫化铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：（1）分别称量0.015摩尔的C2H5NS溶解于75mL水中，0.01摩尔的Cu(CH3COO)2·H2O溶解于75mL水中；（2）在30℃水浴中，将步骤（1）得到的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，搅拌10h；（3）反应结束后，冷却到室温，过滤和干燥，收集得到CuS纳米棒。经测试，制得的CuS纳米棒的比表面积为22.784m2/g。实施例2：一种硫化铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：（1）分别称量0.015摩尔的C2H5NS溶解于75mL水中，0.01摩尔的Cu(CH3COO)2·H2O溶解于75mL水中；（2）在70℃水浴中，将步骤（1）得到的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，搅拌10h；（3）反应结束后，冷却到室温，过滤和干燥，收集得到CuS纳米棒。经测试，制得的CuS纳米棒的比表面积为20.607m2/g。实施例3一种硫化铜纳米棒的制备方法包括以下步骤：（1）分别称量0.015摩尔的C2H5NS溶解于75mL水中、0.01摩尔的Cu(CH3COO)2·H2O溶解于75mL水中，得到硫代乙酰胺溶液和醋酸铜溶液；（2）将步骤（1）中的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，磁力搅拌10min后，将溶液平均分成两份移入两个100ml的反应釜中，150℃水热10h；（3）反应结束后，冷却到室温，将两个反应釜中得到的反应液进行过滤和干燥，收集得到CuS纳米棒。经测试，制得的CuS纳米棒的比表面积为13.909m2/g。磨擦性能测试：分别称量1wt%实施例1-3中的CuS纳米棒和1wt%分散剂司班80于液体石蜡中，在立式万能摩擦磨损试验机上对比研究添加纳米材料后润滑油的摩擦磨损性能。实验条件为：载荷300N，室温，转速为300r/min，实验周期为60分钟，对磨件为硬度值为25-30HRC的生铁。添加22.784m2/g（实施例1）的CuS纳米添加剂后的磨损性能最好，与未添加添加剂相比，磨损率从6.26×10-15降低为2.37×10-16m3·N-1·m-1，摩擦系数从0.09降低为0.0618。在与上述相同的摩擦磨损实验条件下，考察不同添加量的比表面积为22.784m2/g的CuS纳米棒摩擦磨损性能，研究发现添加量越大，摩擦磨损性能越好，添加2wt%纳米CuS，摩擦系数降低为0.0514，磨损率降低为7.11×10-17m3·N-1·m-1，均比0.5wt%添加量的低，添加0.5wt%的摩擦系数和磨损率值分别为0.068和3.65×10-15m3·N-1·m-1。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫化铜纳米棒的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（1）称量0.015摩尔的硫代乙酰胺溶解于75mL水中，称量0.01摩尔的醋酸铜溶解于75mL水中，得到硫代乙酰胺溶液和醋酸铜溶液；（2）在30~70℃的水浴中，将步骤（1）得到的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，搅拌5~15h；（3）反应结束后，冷却到室温，过滤和干燥，收集得到硫化铜纳米棒。

【技术特征摘要】
1.一种硫化铜纳米棒的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（1）称量0.015摩尔的硫代乙酰胺溶解于75mL水中，称量0.01摩尔的醋酸铜溶解于75mL水中，得到硫代乙酰胺溶液和醋酸铜溶液；（2）在30~70℃的水浴中，将步骤（1）得到的醋酸铜溶液逐滴滴于硫代乙酰胺溶液中，搅拌5~15h；（3）反应结束后，冷却到室温，过滤和干燥，收集得到硫化铜纳米棒。2.一种硫化铜纳米棒的制备方法，其特征在于：具体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽娟，
申请(专利权)人：福建船政交通职业学院，
类型：发明
国别省市：福建;35