[发明专利]一种范德华异质结WS2

说明书

本发明公开了一种范德华异质结WS₂/h‑BN及其自组装制备方法，属于滑动电接触材料制备技术领域。本发明采用阴、阳离子改性剂分别对二硫化钨、六方氮化硼表面进行修饰，促使六方氮化硼表面荷正电、二硫化钨表面荷负电，利用六方氮化硼与二硫化钨表面的静电吸引作用，驱动六方氮化硼、二硫化钨层层自组装形成范德华异质结WS₂/h‑BN。本发明制备工艺简单，可大规模用于构建范德华异质结WS₂/h‑BN。本发明合成的范德华异质结WS₂/h‑BN是具有超滑性能的固体润滑材料，可作为润滑涂层、润滑油添加剂和自润滑复合材料润滑相等，具有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及滑动电接触材料制备技术领域，特别是涉及一种范德华异质结WS₂/h-BN及其自组装制备方法。

背景技术

滑动电接触材料用于相对运动机构间的电流传输，是直流电机、导电滑环等产品的核心功能部件，广泛应用于轨道交通、发电供电、工业生产、航空航天、军事等领域。

滑动电接触材料通常由金属和固体润滑剂两相构成，金属承担载荷和电流传输，固体润滑剂起到承担减摩耐磨作用。因此，润滑性能优异的固体润滑剂是保障滑动电接触材料长期稳定服役的关键。传统的固体润滑材料(石墨、WS₂、MoS₂等)虽然在高温高压等极端条件下能够保持较好的稳定性，但因自身呈现公度接触导致其润滑性能损失，润滑性能难以提升，无法满足滑动电接触材料对高性能固体润滑剂的需求。范德华异质结具有超润滑性能(摩擦系数0.001、磨损率趋于零)，构建超润滑范德华异质结可为减少滑动电接触材料的摩擦、磨损提供可行的实现途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种范德华异质结WS₂/h-BN及其自组装制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，采用层层自组装方式形成多层范德华异质结WS₂/h-BN，通过简便的制备过程实现异质结的超滑性能，满足大批量生产需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种范德华异质结WS₂/h-BN的制备方法，包括以下步骤：

(1)将六方氮化硼粉末和二硫化钨粉末分别分散于水中，分别配制成0.5～1.5g/L的分散液，超声振荡处理；

(2)向步骤(1)得到的六方氮化硼分散液中加入阳离子改性剂，二硫化钨分散液中加入阴离子改性剂，加入改性剂的浓度为0.5～1.5g/L，搅拌3h；

(3)将步骤(2)得到的二硫化钨分散液与六方氮化硼分散液混合，将混合液搅拌后，静置；

(4)将静置后的混合液抽滤，滤饼洗涤后干燥，即得所述范德华异质结WS₂/h-BN。

进一步地，所述六方氮化硼粉末和二硫化钨粉末的质量比为1:1～1:5。

进一步地，所述阳离子改性剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵PDDA、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵DMC。

进一步地，所述阴离子改性剂为十二烷基苯磺酸钠LAS、十六烷基磺酸盐SAS、丁基黄药ROCSSNa。

进一步地，步骤(4)中干燥温度为60-105℃，干燥时间为6h。

进一步地，步骤(3)中二硫化钨分散液以滴加的方式与六方氮化硼分散液混合。

进一步地，步骤(1)中超声振荡处理时间为1h。

进一步地，步骤(2)采用磁力搅拌方式，搅拌时间为3～4h。

进一步地，步骤(3)采用磁力搅拌方式，搅拌时间为45min，静置时间为24h以上。