可定制的MoS（MoS：二硫化钼） 通过配位限制生长技术制备的两种量子点纳米流体，用于实现高性能润滑

《Journal of Colloid and Interface Science》：Tailorable MoS 2 quantum dots nanofluids via coordination-confined growth for high-performance lubrication

采用配位受限生长策略，一锅法制备了具有可调粘度和剪切稀化特性的MoS2量子点纳米流体，其平均粒径3.8 nm，均匀分散于离子液体基质中。该纳米流体在润滑测试中磨损体积减少73.8%，与0.7 wt%的3MoNFs混合可使商用SN 0W-30引擎油抗磨损性能提升47.5%，形成三重协同保护膜。

　　

阮妍|王红阳|董瑞|文萍|范明进

陕西宝鸡文理学院化学与材料工程学院，中国陕西省宝鸡市721013

摘要

传统的无溶剂纳米流体作为润滑剂具有很大的潜力，但在制备过程复杂且性能不可调节方面常常面临挑战。本文我们开发了一种简便的一锅法策略，通过配位限制生长法制备了MoS₂量子点（QDs）纳米流体（MoNFs），这些量子点具有氰荧光特性，平均粒径为3.8纳米，并均匀分散在定制的离子液体基质中。所得MoNFs表现出可调的粘度和理想的剪切稀化行为。作为润滑剂使用时，最佳配方（3MoNFs）相比基础流体可减少73.8%的磨损体积。对磨损轨迹的全面表征显示，其润滑机制结合了电双层膜、摩擦化学反应膜和类固体纳米流体层，同时有助于修复现有的磨损痕迹。令人印象深刻的是，仅向商用SN 0 W-30发动机油中添加0.7%的3MoNFs，其抗磨性能就提高了47.5%，显示出作为高性能润滑剂的巨大潜力。

引言

化石资源的大量消耗和由此导致的严重环境污染促使人们不断创新技术、改进方法，以提高现有资源的利用效率并减少有毒物质的排放。作为化石能源和材料的主要消耗者，机械设备在运行过程中因摩擦而消耗了全球三分之一的能量，而设备的报废和因磨损造成的意外故障也导致了巨大的经济损失[1]、[2]。随着对更高功率输出、更长耐用性和在恶劣条件下的可操作性的需求增加，基于有机分子或化合物作为添加剂的传统润滑剂由于其功能有限、生态毒性高、环境危害大以及性能不足而变得不再适用[3]。这激发了人们对纳米材料作为润滑剂添加剂的兴趣，利用其独特的尺寸和表面效应形成保护性摩擦膜[4]、[5]。然而，纳米添加剂的实际应用受到其固有缺点的阻碍，包括在基础油中的聚集、分散稳定性差以及可能对润滑剂基质的催化降解[6]。

为了解决这些问题，将纳米颗粒稳定在流体介质中的纳米流体润滑剂应运而生[7]。以往的研究要么使用表面活性剂/表面改性来改善纳米颗粒的分散[8]、[9]，要么开发先进的合成路线，如微流控反应[10]。尽管有这些优点，但仍存在关键限制，例如表面活性剂残留物会干扰润滑和膜的形成，纳米流体的稳定性受pH值或离子强度等环境因素的影响，以及多步骤合成和复杂的纯化过程限制了可扩展性并增加了成本。

相比之下，无溶剂纳米流体具有典型的核壳结构，纳米颗粒通过有机冠层离子或共价接枝，这种结构具有内在稳定性和良好的流动性能，被视为一种新的潜在润滑剂[11]。然而，其合成过程通常需要过量的试剂和耗时的透析，且由于分子间相互作用强，所得产品粘度较高，导致能量损耗大，实际应用受到限制[12]、[13]。因此，开发一种简单、可扩展且低成本的路线来制备具有可调性能、无需过多后处理且粘度低的定制纳米流体润滑剂仍然是一个挑战。

本文我们基于配位限制生长法开发了一种新型的一锅法策略来制备MoS₂量子点（QDs）纳米流体（MoNFs）。该策略实现了MoS₂ QDs的原位形成及其在离子液体基质中的同时稳定，避免了单独的纳米颗粒制备、表面修饰和繁琐的纯化步骤。这种方法不仅简化了制备过程，还通过前驱体用量精确调节了流变行为。此外，所得MoNFs通过结合电双层膜、摩擦化学反应层和类固体纳米流体层的三重协同保护机制，表现出优异的摩擦学性能。此外，我们还通过少量添加MoNFs显著提升了商用SN 0 W-30润滑剂的抗磨性能和耐用性。这项工作验证了一种可扩展且可调的纳米流体制备策略，解决了现有纳米流体润滑系统的关键限制，为高要求工业应用带来了巨大前景。

材料

钼酸铵（Amo）购自上海美瑞尔化学科技有限公司（中国上海）。硫脲（Ta）购自天津凯美欧化学试剂有限公司（中国天津）。乙酸乙酯、三乙醇胺（TEOA）和油酸（OA）购自上海阿拉丁生化科技有限公司（中国上海）。所有试剂均为分析级，无需进一步纯化即可使用。

MoS₂ QD纳米流体（MoNFs）的制备

纳米流体的制备细节如下：TEOA（9.922克，

合成与结构解析

通常，传统的无溶剂纳米流体需要多步骤工艺，包括纳米颗粒的制备、带电冠层的修饰以及相反电荷冠层的交换。这一过程往往繁琐且劳动强度大，而且产品的性能明显受到纳米颗粒的大小、几何形状和均匀性、冠层接枝密度以及透析纯化的影

结论

总之，本研究展示了一种简便高效的一锅法策略，通过配位限制生长法制备了MoS₂量子点纳米流体（MoNFs）。该方法无需复杂的后合成修饰或纯化步骤，直接获得高度可定制的润滑剂。通过简单改变前驱体浓度，可以精确调节MoNFs的粘度和摩擦学性能，体现了其设计的灵活性。

CRediT作者贡献声明

阮妍：撰写——原始草稿、实验研究、数据分析。王红阳：实验研究、数据分析。董瑞：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。文萍：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、资金获取。范明进：监督、资金获取。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：范明进报告称获得了国家自然科学基金（编号52175156）和陕西省创新能力支持计划（编号2025RS-CXTD-041）的财政支持。董瑞报告称获得了国家自然科学基金（编号52505167）的财政支持，文萍报告称获得了陕西省青年创新团队的财政支持。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号52175156、52505167）、陕西省创新能力支持计划（编号2025RS-CXTD-041）、陕西省教育厅基金（编号24JP004）、陕西省自然科学基础研究计划（编号2025JC-YBMS-576）以及宝鸡文理学院校级重点项目（编号ZK16056）的支持。