[发明专利]一种抗磨损自修复的硫-金属纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属纳米粒子的制备方法，尤其涉及一种抗磨损自修复的硫-金属纳米粒子的制备方法，属于纳米材料技术领域。

背景技术

磨损、腐蚀、疲劳是机械材料失效的三种主要形式，有报道指出：全世界一次能源大约有1/3消耗于摩损、并由此带来巨大的经济亏损：美国每年因磨损造成的经济损失超过2000亿美元，我国也达到约600亿元人民币。在众多领域，尤其是汽车制造领域，约占发动机总能量30%的能量被摩擦功所消耗，总能量的利用率低，因此，发展抗磨损与金属自修复技术是提高能量效率的途径之一、具有重要的意义。

纳米材料具有比表面积大、扩散性高、易烧结性、熔点低、硬度较大等特性，将其添加至润滑油中，起到优异的减摩抗磨效果。该纳米材料不但可以在摩擦表面形成一层易剪切的薄膜而降低摩擦因数，而且还能对摩擦表面进行一定填补和修复，即起到自修复作用，非常适用于重载、低速、高温的工作环境。

目前，纳米材料抗摩损与自修复方面的研究是国内外研究的热点与难点。上世纪八十年代至今，市场上已出现相关的产品，如安耐驰金属抗磨剂和特耐磨引擎镀铜保护剂等等，但上述含有纳米材料的抗磨剂仍存在下述缺点：一是纳米材料表面改性不完全、易产生纳米粒子团聚的现象，由团聚产生的团聚物会成为发动机等金属表面的新的磨损源，从而进一步加剧磨损；二是在润滑油等介质中的稳定性不持久，只能获得短期的分散，而长期静止还是会使纳米粒子发生团聚现象；三是修复作用较为局限，目前现有技术制备得到的金属纳米粒子粒径普遍较大，仅仅对于划痕等较大磨损修复效果较好、而对面磨损等较细微磨损的修复效果较差；四是在制备过程中易引入杂质，导致纳米材料产物不纯，提纯操作步骤繁琐。

发明内容

本发明目的是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种金属纳米粒子的制备方法，具体是一种抗磨损自修复的硫-金属纳米粒子的制备方法，本发明方法采用一步液相合成工艺，原位大规模制备得小直径的硫-金属纳米粒子。本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

一种抗磨损自修复的硫-金属纳米粒子的制备方法，包括下述步骤：

①将硫醇类化合物放置于一容器中，升温并保持温度在60℃～150℃；

②以金属盐为金属源，将金属盐加入到所述容器中并搅拌均匀，搅拌速率为400rpm～1500rpm，温度范围在60℃～150℃之间；

③将步骤②中混合物的保持温度在60℃～150℃条件下搅拌1h～3h，反应得到硫-金属纳米粒子粘稠液；

④将所述硫-金属纳米粒子粘稠液放置室温下冷却6h～10h得到硫-金属纳米粒子固体，即得到硫-金属纳米粒子。

本发明进一步地，所述硫醇类化合物与金属盐的摩尔比为(5～10):1。

本发明进一步地，所述硫醇类化合物的纯度以质量百分数计≥98%。

本发明进一步地，硫醇类化合物包括但不限于十二硫醇、十六硫醇、乙二硫醇、苄硫醇或叔十二碳硫醇。

本发明进一步地，所述金属盐包括化学纯的含Fe金属离子、Zn金属离子、Ni金属离子、Cu金属离子或Ag金属离子的无机盐。

本发明进一步地，所述步骤③中的搅拌时间为1h～3h。

本发明进一步地，所述步骤③中的搅拌速率为400rpm～1500rpm。

本发明进一步地，步骤④的冷却时间为6h～10h。

本发明方法采用一步液相合成工艺，原位大规模制备得小直径的硫-金属纳米粒子，其应用施行使其显著技术效果主要体现在：

（1）通过本发明制得的硫-金属纳米粒子与传统方法制得的金属纳米粒子的直径相比较小、在5nm～20nm之间，不仅对于划痕等较大磨损修复效果好，而由于其粒径较小且可以在修复处发生充分的化学反应，对面磨损等较细微磨损的修复也有较好的效果；

（2）通过本发明制得的硫-金属纳米粒子表面具有丰富的含硫基团，表面改性较为完全、不易产生纳米粒子团聚的现象，不仅能获得短期的分散、且在润滑油等油相介质中的稳定性持久，可以长期地保持金属纳米粒子单分散状态，不发生团聚或聚集，并且耐高温，性质稳定，具有化学高活性；

（3）本发明方法简单易行，避免传统方法在反应过程中添加溶剂或其他物质，产物纯度高，无副产物污染、绿色环保，且原材料易得、价格低廉。

以下便结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1为本发明方法实施例中制备得到的硫-金属纳米粒子的透射电镜（TEM）照片。