二硫化钼复合润滑剂的摩擦诱导功能转变机制及其绿色设计

Molybdenum disulfide (MoS2) is widely applied as lubricating additives and catalysts. The morphology of MoS2 particles affects theirs properties. Spherical MoS2 nanoparticles present excellent lubrication performances but very bad catalytic activity. The lubrication of spherical MoS2 can be attributed to the deformation and exfoliation of nano-spheres in the friction process. The exfoliation of nano-sphere can produce platelet-like MoS2 with a good photocatalytic performance in the degradation of organic pollutants. The exfoliation of nano-sphere and tribochemical reaction may change the chemical activity of MoS2, which may possibly induce a functional conversion from lubrication to photocatalysis for the degradation of waste organic lubricants. The research item will investigate the formation mechanism of MoS2 nano-sphere on natural layered minerals, the tribological properties of the obtained MoS2 composites, the relative morphological wear mechanism (nano-spheres→nano-platelets), the synergetic lubrication and the tribochemical behaviors. The mechanism of functional transformation (lubrication → photocatalysis) of nano-spheres/minerals composites after worn into nano-platelets composites will also be studied. The continued work will try to provide an idea to design green lubricants with potential photocatalytic properties. The item is to establish a "from lubricant to catalyst" designing method. This work tries to resolve the pollution of lubricants via a new approach. The research results reveal significances in lubricating materials, tribology, and pollution control chemistry.

二硫化钼（MoS2）是常用的润滑添加剂与催化剂，其性能与微粒形态关系密切：球形有利于润滑，而片状有利于光催化。因此，提高球形MoS2的规整度能改善润滑；若摩擦能将球形MoS2剥离成片状微粒，则可能出现"润滑→光催化"的功能转变。光催化技术是处理难生物降解有机污染物的有效方法，因此这种摩擦诱导功能转变效应有望能解决基础油脂的环境污染问题。 本项目拟通过天然矿物的负载诱导效应获得规整的球形MoS2复合物，再借助无机微粒间的协同效应，来改善基础油脂的润滑性能，然后研究MoS2复合物的微观形态磨损机制、组分间的润滑协同机制、摩擦化学行为与摩擦增强光催化机制，揭示摩擦磨损机理与复合物功能转变的内在联系，探索利用摩擦力化学效应设计绿色润滑剂的方法，建立"先润滑剂，后光催化剂"的绿色设计思想，从新的角度解决润滑剂的环境污染问题，研究成果在润滑材料、摩擦学与污染控制化学等领域具有重要的理论与实践意义。

二硫化钼（MoS2）的性能与其形态关系密切。球形、管状等封闭形态的MoS2微粒润滑性能好，光催化性能弱，而片状MoS2的光催化性能优异。本项目旨在通过形成MoS2复合物等方式调控MoS2微粒的形态，建立摩擦过程中MoS2的形态结构的变化（球形→片状）与其功能转化（润滑→光催化）之间的联系。.探索了MoS2微粒形态调控及其复合物的合成工艺，获得了系列调控方法，成功合成出片状、纤维状、圆饼状、多孔状、空心球及双空心球MoS2纳米微粒，以及MoS2/TiO2、MoS2/蒙脱土、MoS2/绢云母、MoS2/废白土等MoS2复合物；在合成酯、植物油、离子液体、润滑脂与塑料中，考察了MoS2微粒的摩擦学性能，研究了相关的摩擦磨损机理，揭示了球形MoS2纳米微粒的吸附润滑膜等润滑机理；然后以MoS2/TiO2、MoS2/蒙脱土、MoS2/绢云母、MoS2/废白土为例，研究了MoS2复合物的摩擦学性能与摩擦磨损机理，揭示了绢云母的镶嵌润滑机理、MoS2双空心球的剥层机理、MoS2与TiO2的协同润滑机理；以MoS2、MoS2/TiO2与MoS2/绢云母为对象，深入研究了MoS2及其复合物的摩擦诱导功能转变机制，证实了摩擦可以诱导增强复合物的光催化降解有机污染物的性能。.发展了一种先润滑剂后光催化剂的绿色设计方法，在绿色润滑材料设计、固体润滑添加剂、MoS2润滑理论、矿物综合利用等领域具有较好的理论意义与潜在的实际应用价值。