1、钼纳米研发技术文章来源：http:/ 废钼系纳米材料自从扫描隧道显微镜问世后,世界上便诞生了一门以 0.1100nm 这样尺度为研究对象的前沿学科纳米技术。纳米技术、信息技术和生物技术被定为是支撑下一代产业的技术。1nm=10-10m,纳米尺度是界于宏观世界与微观世界之间的一个尺寸区间,因此人们把这一尺度称之为界观尺寸,界观尺寸物质既保持了物质的宏观状态,又由于其原子排列发生了变化,从而使纳米材料各式各样,有时甚至是人们意想不到的新属性和新现象,纳米材料拥有“现实世界与量子世界相结合的属性” 。以纳米冠名的纳米技术,目前以飞快的步伐从实验室逐渐步入产业化阶段。纳米技术的出现,使人们可以在原子、
2、分子层次上观察和加工各种物质,这也使得纳米技术越来越具有现实意义,尽管一些科学家不时地在提醒人们要关注纳米材料的安全性。在纳米材料研发领域,各国政府、企业、甚至部分个人均在投巨资、订规划进行研发。例如 1998 年美国推出 NIN(国家纳米技术计划),2001 2004 年共投入 26 27 亿美元进行纳米材料的研发。我国纳米材料研发也十分活跃,一些纳米材料业已产业化。钼系列纳米材料和亚纳米材料是纳米材料领域的一个重要分支。1990 年,Chow.GM 等便制出 412nm 的钼单晶和 Al、Mo 复合涂层。在纳米碳管问世不久,英国剑桥大学的 ManishChhowalla 等人便制出似富勒烯
3、二硫化钼纳米管,不久以色列L.Rapoport 等也制成笼形二硫化钨和二硫化钼纳米管,两个人的论文均发表在 1997 年和2000 年英国的自然杂志上。1999 年 Weizman 大学材料系的 J.M.Huang 和 D.F.Kelley合成出二硒化钼和二砸化钨纳米管。同年大阪大学的 Koich.Niihara 等人制成纳米 MoSi2-SiC 金属陶瓷。东方大学的 LiuBinghai 等人制成纳米钼粉。 E.Stoffels.W.W.Stoffels.G 等制出高分散态纳米二硫化钼。2000 年南 MyungSeokJeon 等制出纳米掺钼二氧化钛。范山湖等制出纳米掺钼、硅二氧化钛。19
4、95 年 JanauerG.G 等制成纳米三氧化钼纤维。2004 年经过不断创新 Joe.A 等设计出一种接近产业化的生产纳米三氧化钼产品的电热升华炉。用同样的炉子可制出纳米钼粉、纳米钼镍复合、纳米钼钨复合粉。CyprusAmaxMinerals 公司已生产出亚纳米级八钼酸铵与亚纳米级 - 三氧化钼抑烟阻燃剂。据称这种 400500nm 的亚纳米材料是当今最佳的抑烟剂,广泛用于电缆与电子电路PVC 的抑烟阻燃剂。OsramSylvaniaInc 的研究人员已生产出亚纳米级钼粉 ,该钼粉的比表面为 2 99m2/g。新墨西哥州桑迪国家实验室已制出 500nm 的钨丝或钼丝,用这种亚纳米材料可制成
5、低能耗、高亮度的灯泡,被称之为未来高效灯泡。2 纳米三氧化钼2 1 纳米三氧化钼的制取2 1 1 水热合成法在密闭反应器中,将 41(摩尔比) 的钼酸与月桂胶反应使钼酸分子上接技上胺,反应温度为 150、时间为 1 天,此时淡黄色的钼胺化合物转为白色,冷至室温、陈化48h 后放出产物,而后用 33%的硝酸水溶液 ,在室温下处理 48h,除去胺化合物,得到纯净的纳米三氧化钼纤维。总的水热、合成工艺流程如下:MoO32H2OC12H26N0.5MoO3.252MoO3 2H2OMoO32 1 2 升华法升华法生产纳米三氧化钼是基于传统法生产纯三氧化钼的改进。该法是将工业氧化钼在密闭电热炉中将三氧化
6、钼升华制取纯三氧化钼。纯三氧化钼的平均粒径在微米级。为了制取纳米三氧化钼必须将升华的三氧化钼气体急骤冷却防止三氧化钼粒子聚凝或团聚,特别是软团聚。为此研究人员设计了一个氮急冷系统,将液氮引入电磁炉中快速冷却升华的三氧化钼。生产纳米三氧化钼工艺包括:将 24260m 的工业氧化钼粉体 ,经螺旋输送机给入电热升华炉,电炉的处理能力为 284kg/h。电炉加热至 10931266 ,在此温度下,三氧化钼升华,升华的三氧化钼被液氮骤冷。液氮冷却系统由液氮储槽、上下阀门、温度、压力总控制室、热电偶、液氮出口管等组成。液氮骤冷的温度为 3754,最佳为 48,液氮入炉压力为 260660Pa。纳米三氧化钼
7、产品收集系统由收集漏斗、过滤器和泵组成。收集漏斗等由 SAE316 不锈钢制成,它与过滤器联结,抽气泵的能力为 8500L/min,其功率大小取决于纳米三氧化钼的产量。该升华炉作业 480min,产出纳米三氧化钼 29kg,其粒度约30nm(直径 )、长度约 8090nm、BET 为 2060m2/g。2 1 3 热化学和声化学法以六羰钼 Mo(CO)6 为前体、用叔戊醇为溶剂,通热化学分解或声解可制出平均粒径为 1 5nm 的纯三氧化钼。其粒度大小、纯度和结构是用元素化学分析、UV 光谱分析、BET 分析、XPS(X-射线光电子分析) 和透射电镜分析后得出的。也可以采用嵌段共聚物 MoO2(
8、OH)(OOH)为前体,将其热解制出纳米三氧化钼。三氧化钼的粒径大小与嵌段共聚物胶束大小有关。2 1 4 化学气相沉积法在高真空红外线照射加热炉中,装上钽夹具,在钽板上(15mm10mm)放置(15mm15mm0.2mm 的纯钼箔,将燃烧室抽至真空度为 660Pa 左右,钼箔距钽板 2mm。将钼箔快速加热至 9501000,1h,钽板温度为 450500,此时残余空气将钼氧化,在钽板上形成青色薄膜,燃烧室温度降至室温。经高分辨率透射电镜观察,形成了 5m 长、横断面为50300nm,中间空心直径为 20150nm 的空心三氧化钼纳米管。2 2 纳米三氧化钼的应用与“块状”或几微米级三氧化钼比较
9、,纳米三氧化钼的催化活性明显提高,对某些化学反应而言其催化作用要高几倍甚至十几倍。纳米三氧化钼的耐蚀性和耐氧化性也高于传统三氧化钼。其他特性,如光学电学性能等尚在研究中。此外纳米三氧化钼是某些材料生产的前体。如钼粉、钼铝复合材料、碳化钼、氮化钼和钼钨复合材料等。实例 1:用纳米三氧化钼作氟化三氯甲苯为三氟甲苯的催化剂或氟化多氯甲苯为多氟甲苯的高效催化剂13。在 500mL 衬聚四氟乙烯的耐蚀反应釜中(装有拌搅器和控温计) 加入 1 556mol 纯度为 99%多氯甲苯和 0 0062mol 纳米三氧化钼催化剂,将釜中物料加热至 70,用冷凝器保持反应釜上部的冷凝装置温度为-25,向反应釜中通入
10、氟化氢,起始流速为50mL/min,然后逐步增至 200mL/min,此时,反应物变成蓝色 ,总计通入氟化氢 5 5mol。试验时用气相色谱连续监控反应状况,反应共进行 12h,反应完结后,停止通入氟化氢和加热。然后通过氮气驱除残留氟化氢,放出反应产物,经气相色谱分析,反应产品含 99%多氟甲苯。用类似方法也可以用纳米三氧化钼作氟化反应催化剂,将三氯甲苯氟化为三氟甲笨。纳米三氧化钼醇氧化为醛的良好催化剂。也是醛氧化为羧酸的良好催化剂。纳米三氧化钼和纳米空心三氧化钼纤维等,在其他化学反应的应用还在研讨中。实例 2:纳米三氧化钼缓蚀涂层。纳米三氧化钼缓蚀涂层广泛用于各类钢部件、铸铁部件、镀锌部件的
11、缓蚀。众所周知,用六价铬处理各类钢铁部件时可控制钢铁部件的大气腐蚀和其他场合下的腐蚀。由于人们对环境的要求日趋苛刻,六价铬化物的使用受到严格的限制,六价铬剧毒更难以被人们接受,超细锌粉、铝粉涂层在水溶液中稳定性欠佳,长期储存时缓蚀作用下降。将纳米二氧化钼与纳米锌粉、有机溶剂(如乙二醇酯、二甘醇、三甘醇或二丙醇等) 、增稠剂(如羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素等) 硅烷基胶粘剂、硅酸钠等拼料合用制成一种稳定的悬浮液(其中纳米三氧化钼的用量为 0 1%2%之间), 将这种悬浮液喷涂或用其他方法涂敷在各类钢件上,在一定的温度下固化 2030min 。此时在钢件上形成牢固的耐蚀涂层,其厚度为
12、510m 。据测定这种涂层的缓蚀效果十分良好。还可以将超细钼粉、氧化钼粉借助于等离子喷涂在钢铁部件上,此时可在钢铁部件上形成 510nm 的三氧化钼、二氧化钼等涂层。实例 3:用纳米三氧化钼制取钼粉。14CyprusAmaxMineralsCompamy 的研发人员利用升华法制取的纳米三氧化钼为原料尝试了用氢还原这种原料来制取钼粉。所用三氧化钼的比表面为 2535m2/g,在 Harper 旋转管式炉中氢还原纳米三氧化钼为钼粉。Harper 管式炉是一种连续三段加热型氢还原炉,还原炉分 3 个加热区,第一区加热温度为 555,第二区加热温度为 800,第三区加热温度为 1000,该炉子用 HT
13、 合金制成,还原主要产生在第二区,实验室试验时氢流速为 2 24m3/h,氢还原气流与氧化钼流向为逆向。还原得出的钼粉比表面为 2 5m2/g,钼粉的粒度比较均一,粒级十分窄,平均粒径24 8m 。用传统钼酸铵为原料,经氢还原后制得的钼粉比表面为 0 8m2/g。粒度分布较宽。用这种钼粉制成的加工材性能尚在研究中。实例 4:纳米三氧化钼是叠氮燃烧制氮的催化剂,它广泛用于汽车安全气袋中。3 纳米二硫化钼3 1 富勒烯二硫化钼纳米管3 1 1 富勒烯二硫化钼纳米管的制备方法之一 1997 年 Chhowalla.M 等人制成富勒烯碳纳米管。随后不久,他用类似的方法制成富勒烯二硫化钼纳米管或称富勒烯
14、二硫化钼纳米薄层。向直径 1mm 的空心二硫化钼靶引入高压氮气流,用弧光放电溶削固体二硫化钼靶 ,高压气流使空心二硫化钼膨胀,从而瞬间便在阴极基材表面形成富勒烯纳米二硫化钼薄膜,基材距二硫化钼靶 20cm,氮压保持在 1330Pa,沉积二硫化钼薄膜的温度为 200、弧光电压 22V、电流为 75A。3 1 2 富勒烯二硫化钼纳米管制备方法之二 Y.Feldman 等采用高速气相合成法制备富勒烯二硫化钼纳米管。试验是在管式石英炉中进行的。在管式炉中,在 800950温度下通过还原氢气与惰性氮气再通入氧化钼与硫化氢气体,使三氧化钼与硫化氢反应,经过气相合成在基材表面上生成富勒烯二硫化钼纳米管涂膜。
15、气相合成反应的动力学如下:MoO3(固)+xH2(气)MoO3-x(气)+xH2O( 气)(1)MoO3-x(气)+(1-x)H2(气)+2H2S(气)MoS2(气)+(3-x)H2O( 气)(2)MoO3(固)+H2(气)Mo(固)+3H2O(气)(3)MoO3-x(气)+(1-x)H2(气)+XH2S 气Mo2-x(气)+(1-x)H2 气+xH2S(气) MoO2-x-Sx(固)+H2O( 气)(4) 当温度低至650时,三氧化钼与氢反应可生成亚化学计量的 MoO3-x(反应 1)。如果炉中还原气氛过强,蒸气压很低,三氧化钼可被氢还原为钼金属(反应 3)。与此相反 ,当炉中还原气不足,可
16、以生硫氧化钼(反应 4)。精心地控制还原气氛,采用 5%H2+95%N2,混合气,在 840下即可制成约30nm 的富勒烯二硫化钼纳米管。在 820下制成的富勒烯二硫化钼纳米管平均直径为20nm。900下制成的富勒烯二硫化钼纳米管平均直径为 100nm。3 1 3 富勒烯二硫化钼纳米管的应用富勒烯二硫化钼纳米管与层状的 2H 型二硫化钼或纳米二硫化钼(层状)的新属性是,前者与后者在组成上均为二硫化钼 ,但前者粒度为纳米级,比表面大,后者(指 2H 型微米级二硫化钼)为微米级,比表面小。2H 型二硫化钼或纳米级二硫化钼结晶具有各向异性,在结晶的棱面存在大量悬键,而富勒烯二硫化钼纳米管不存在悬键。
17、富勒烯二硫化钼纳米管与 2H 二硫化钼的共同点是二者的 S-Mo-S 层间均为范德华氏键。富勒烯二硫化钼纳米管与纳米 2H 型二硫化钼和在真空中脉冲电弧溅射制成二硫化钼的 XRO(X-射线衍射分析)。从 XRD 图形可见,2H 纳米二硫化钼的(0002)峰十分尖锐,而富勒烯二硫化钼纳米管的(0002)峰发生漂移。这表明,该管的晶格发生膨胀,层面弯曲 ,呈管状。这再次说明二硫化钼纳米管与 2H 纳米二硫化钼的结晶结构明显不同。用球盘型摩擦磨损试验机测定富勒烯二硫化钼纳米管薄膜,通常的溅射二硫化钼薄膜和硬质氮化钛膜的摩擦系数 和磨损速率 w。结果表明,富勒烯二硫化钼纳米管较其他两种膜的 低得多,磨
18、损也低几个数量级。富勒烯二硫化钼纳米薄膜显示了十分优异的摩擦学性能。富勒烯二硫化钼纳米管膜沉积在 440钢板上(直径 5cm、厚度 0 8cm),钢板预先抛光,最终表面的粗糙度为 0 040 05m。富勒烯二硫化钼纳米膜的厚度为 1 20 1m 。用这种膜作机械力学试验。富勒烯二硫化钼纳米膜粘着性试验(用 VTT 划痕机,试验条件为最大载荷 100N、负载速度 1 7Ns-1),测定结果为该膜在钢材的粘着度为 25N。硬度 (用 Fisher 微压痕装置)测定为 10GPa。富勒烯二硫化钼膜的粗糙度为 30nm。总的测定结果是该膜在钢基材上的粘结力大,膜较硬,膜表面光滑。富勒烯二硫化钼纳米膜随
19、着其颗粒尺寸的减少,其带隙能量也减少,这也是其一大特性。富勒烯二硫化钼纳米膜的上述性能使得这种新材料在金属涂膜、陶瓷涂膜、聚合物涂膜等摩擦学领域应用前景十分广泛。富勒烯二硫化钼膜的超低摩擦与磨损,也使得沉积有这种膜的各类设备、仪器不要润滑,不需要维护,在空间设备、卫星领域应用前景十分广泛。在半导体设备和军事上应用也潜力巨大。富勒烯二硫化钼纳米膜是当前研发领域的最大热点之一。3 2 纳米二硫化钼的制备3 2 1 四硫代钼酸铵分解法四硫代钼酸铵(NH4)2MoSO4 酸化产出三硫化钼,三硫化钼经干燥和热解即可产出目前市场上销售的润滑剂级二硫化钼,但该类二硫化钼为微米级,一般的粒度为平均粒径为 23
20、m,用作催化剂和润滑剂添加剂。在我国已生产 20 余年。 生产纳米二硫化钼也以四硫代钼酸铵为前体,也要经干燥与热解,这一点与生产微米级二硫化钼相似。为了得到纳米级、高分散态二硫化钼在四硫代钼酸铵热解要加分散剂,选择优异的分散剂是生产纳米二硫化钼研究的课题。(1)热解四硫代钼酸铵方法之一在存在分散剂 十六烷基三甲基氯化铵表面剂和还原剂水合肼下,在煅烧温度 500600之间热解四硫代钼酸铵,产出几十纳米的二硫化钼,这种方法制备的纳米二硫化钼在储存时或使用时很少团聚,这是因为在热解四硫代钼酸铵时,有机物热分解时残留于二硫化钼中的极少量碳可使二硫化钼晶体再结晶过程受阻。(2)热解四硫代钼酸铵方法之二将
21、四硫使用期钼酸铵与少量水混合在存在十三烷下、在 6 9MPa 氢压下热解四硫代钼酸铵。这种方法热解的四硫代钼酸铵,在350下产出比表面为 335m2/g 的二硫化钼、孔容为 0 625cm3/g。在 375下热解得到的二硫化钼比表面为 345m2/g、孔容为 0 65m3/g。而微米级二硫化钼的比表面仅为 310m3/g,孔容为 0 056m3/g。如果单一热解四硫代钼酸铵(无水), 产出的二硫化钼比表面为 70m2/g。比热解四硫代钼酸铵与水混合物产出的二硫化钼比表面小近 5 倍。孔容也低得多。这种大比表面、含大量小孔洞和大量中等孔洞的纳米二硫化钼呈高分散态,不团聚,对有机物 C-C键裂解和
22、氢解显示极高的活性。(3)热解四硫代钼酸铵方法之三在低于 350下声解四硫代钼酸铵产出 2 5nm 的二硫化钼。Morermo.Beatriz 等详尽地研究了声热的条件与产出超细纳米二硫化钼粒度的关系。3 2 2 机械研磨法日本的 YasunoriKuriki 等15 率先研究用振动磨(VBM)和介质搅拌磨(MAM)制备纳米二硫化钼的可能性。振动磨磨机容积为 80mL,磨机中装 5g 微米级二硫化钼,以癸烷、油酸作分散剂、以 3mm 氧化锆球作磨矿介质。振动磨的振动频率为 1500Hz、振幅 4mm、研磨 1050h 制取纳米二硫化钼。介质搅拌磨容积100mL、内装 1mm 氧化锆球 ,磨内装
23、 5g 微米二硫化钼,以癸烷、油酸为分散剂 ,转数3000r/min,研磨 1050h。研磨好的上述两种磨机产品筛出锆球、过滤出癸烷与油酸在150真空下缓慢烘干 15h,而后测定两种磨机产出的二硫化钼比表面与粒径。从 3 种二硫化钼的 XRD 分析图形可看出,无论是振动磨还是介质搅拌磨,随着研磨时间从 10h 延长到 50h,所获得二硫化钼的(002)峰衍射强度明显下降 ,(100)峰虽也下降,但不大,(002)峰变宽表明二硫化钼层体高度下降,(100)峰变化较(002)峰较小,表明二硫化钼晶体保持沿基础面排序基本不变。介质搅拌磨(MAM)研磨 50h 产出的二硫化钼晶体(004)面和(006
24、)面基本上消失。高分辨率透射电镜观察发现它只有 67 层面。进入 21 世纪后,由于机械工业的迅速发展,各种新型研磨设备不断涌现,介质搅拌磨不断改进,此外还研制出新型磨机,如振动搅拌磨等,用机械研磨法制取纳米二硫化钼不久可能走出实验室步入产业化初期研究。3 2 3 二烷基二硫代氨基甲酸钼热分解法众所周知,二烷基二硫代氨基甲酸钼简称 MoDTC,其化学结构如下:NRRCSSMoOSSCNRR式中 R 为二乙基已基等烷基式芳基二乙基己基二硫代氨基甲酸钼是润滑剂的摩擦改进剂、抗磨剂、极压剂、防积炭剂和抗氧化剂。其所以显示这些性能与其在摩擦作业时,由于温度上升而分解为纳米二硫化钼与二乙基己基氨基甲酸盐
25、有关。为此科研人员将已制成的这类有机钼在 180250下热分解来制备纳米二硫化钼,这种方法产出的二硫化钼表面含少量的有机物热解产物。3 3 纳米二硫化钼的应用许多研究人员作了典型的 1-甲基萘催化氢化为 1-甲基四氢化萘和 5-甲基氢化萘试验。结果表明,在 350下,使用等量的微米(约 2 6m)二硫化钼和 40nm 二硫化钼催化剂下,纳米二硫化钼的氢化转化速率为微米二硫化钼的 5 倍。且氢化产物中 1-甲基四氢化萘与 5-甲基四氢化萘的比例几乎恒定。对萘甲基联苄的催化加氢试验表明,纳米二硫化钼对 C-C 键裂解、芳环氢化的活性比微米二硫化钼高得多。对二苯噻吩加氢脱硫试验表明纳米二硫化钼较微米
26、二硫化钼活性高、选择性好。纳米二硫化钼加氢脱硫的催化活性高于微米二硫化钼主要归因于纳米二硫化钼与微米二硫化钼的结晶构造与形貌不同有关。研究表明二硫化钼的催化活性主要发生二硫化钼的晶棱面,而层状的二硫化钼基面几乎无氢化活性。催化氢化活性、加氢脱硫活性主要发生在二硫化钼的钼位点而不是发生在硫位点。研究揭示,纳米二硫化钼在石油精制领域加氢脱硫、加氢脱氮领域、各类化学工业、合成化学工业、煤液化工业、高压合成金刚石等领域将有广泛的应用前景。纳米二硫化钼由于粒子尺寸小,比表面大,填平能力强,也可用于作润滑剂、润滑脂的减摩剂、抗磨剂和极压剂。也有人曾试验将纳米二硫化钼与二烷基二硫代磷酸合用来发送其摩擦学性能
27、,取得一定成果。用化学气相法或物理沉积法,如将五氯化钼与硫化氢反应或五氯化钼与硫反应将纳米二硫化钼沉积在切削工具、深拉机械部件、钻孔头上,特别是将二硫化钼沉积在这些部件的坚硬 TiN 涂层上可提高切具、钻具、拉具的机加效率,这种 CVD 涂层应用前景十分广阔。4 纳米钴钼硫镍钼硫催化剂钴钼硫催化剂和镍钼硫催化剂的通式如下:MxMo6S8 式中 M 为 Co、Ni,X=0-2 催化剂的主体为硫化钼,助催化元素为 Co 或 Ni。将硫化钼钴或硫化钼镍负载在难熔金属氧化物,如氧化钛或氧化铝载体上形成 Chevrel 相,该 Chevrel 相直径 10nm,比表面100m2/g。钴钼硫Chevrel
28、 相催化剂是石油精制加氢脱硫、加氢脱氮和氢化高效催化剂。5 纳米氮化钼5 1 纳米氮化钼的制备17纳米氮化钼的制备是在 18kWRF 等离子感应炉中进行的。以 0 050 07mm 的纯三氧化钼为原料,氩气作等离子流。氩气的给气速度约 0 07m3/min,以氨和氢气混合气为反应气体,氨气的给速为 0 003m3/min、氢气为 0 003m3/min,反应炉用 RF 等离子加热,等离子区的温度为 5000K,喷嘴延伸区的温度为 3000K,氧化钼与氮气发生如下反应,MoO3MoOxN1-xMo2N。氮与钼反应生成的气态氮化钼 Mo2N 流经过收敛扩张喷管急骤冷却,流经喷管的压力下降为 3 0
29、KPa(一般 1 56 0KPa),已合成的氮化钼粉,用铜螺管式冷却过滤器与气流分离,最终经筛滤机流出。经透射电镜观察,本方法产出的氮化钼平均粒经为14nm,标准误差约 4 6nm。也可以用氮与氢气混合气与三氧化钼反应制备纳米氮化钼,但效果不如用氨与氢混合气。5 2 纳米氮化钼的应用纳米氮化钼(-Mo2N)用作石油精制的加氢脱硫催化剂,将纳米氮化钼负载在 -Al2O3 载体上制成的催化剂活性极高,尤适用于深度加氢脱硫。研究表明,氮化反应较硫化反应介质对环境友好,氮化反应较硫化反应使用的硫化氢易于处理,氮化钼催化剂可在反应器体外进行,可简化开车程序,缩短开车时间。纳米氮化钼的产业化尚在进行中,其
30、应用前景倍受瞩目。最近的研究表明,纳米氮化钼、纳米二硫化钼和纳米氧化铟等可作为改性颜料、改性油墨等的填料。纳米氮化钼可满足颜料和油墨的某些性能要求,如折光指数、透光性、反射性能、耐水性、渗透性、磁滞、击穿电压、表皮深度、居里温度、散逸因子和加工功能等。纳米氮化钼在某些颜料和油墨中的含量可达到 2%15% 不等。加有氮化钼的颜料性能良好。5 2 1 纳米钼粉将氮气经净化装置净化后与六羰钼经给料装置一齐给入反应室,在反应室中六羰钼在氮气保护下被等离子火焰分解,分解反应如下:Mo(CO)6 加热 Mo+6CO生成的钼粉经热交换器冷却,经过滤器过滤后进入钼粉收集器,反应产出的一氧化碳经排气口排出。这种
31、方法制出的钼粉粒径为 40120nm 。另一种方法是用电子束辐射 MoO3,当照射强度1021e/cm2s 时,MoO3 转化为纳米钼,其反应机理是 MoO3 遭电子束重击时,MoO3 中的氧原子能被电子束吸附,随后钼被电子束锤碎成纳米钼。RajP.Singh 等18将十二钼酸铵在镍合金舟中(置于管式炉中),在 530下用氢还原,然后再在 900下用氢还原,制出比表面为3 0m2/g 的钼粉,不过这种钼粉的粒度为 900nm。5 2 2 纳米硅化钼-碳化硅复合材料KoichiNihara 等利用 70nmMoSi2 和 270nmSiC 利用粉末冶金技术制出纳米 MoSi2-SiC复合材料。用
32、类似方法还制出纳米 MoSi2-Mo(Si、Al)2 复合材料。测试结果显示,与“大块”MoSi2-SiC 材料比较,纳米 MoSi2-SiC 复合材料的高温强度 (1100)要高,其中 MoSi2(Si、Al)2 的强度高达 954MPa。总之,近年来,特别是 21 世纪初短短的几年里纳米材料的研发与产业化进程加快。纳米三氧化钼,如升华法生产纳米三氧化钼已小规模生产,它有十分广阔的应用前景,三氧化钼本身是无载体高效催化剂。用纳米三氧化钼可生产性能优异的钼粉和碳化钼(MoC、Mo2C)催化剂,可以生产氮化钼催化剂,氮化钼可以作高级颜料、高级油墨的改性填料。纳米钼粉可以生产超细钼丝,它是高效灯用材料。富勒烯二硫化钼纳米管不但在各类传统机械设备中可作超低摩擦系数的润滑膜,也可作各类军事设备、半导体设备、空间设备的超低摩擦系数、超抗磨润滑涂层。它是 20 世纪的重大技术创新之一,应用前景广阔。我国钼工业科研单位与生产企业应密切关注钼系纳米材料的研发,它应该是钼可持续发展的重要组成部分之一。作者：张文钲（单位：西北有色金属研究院）
