[发明专利]无机核壳复合纳米材料的制备方法及其在润滑中的应用

说明书

本发明涉及一种无机核壳复合纳米材料及其制备方法和在润滑中的作用。本发明将一种金属或金属氧化物包裹在无机层状纳米片表面，制备得到一种无机核壳复合纳米材料。制备得到的无机核壳纳米材料可以极大提高纳米润滑油的润滑抗磨效果，不但要好于每个单独使用的纳米材料，而且也优于两种纳米材料的协同分散使用。

技术领域

本发明属于材料领域，主要涉及一种无机核壳复合纳米材料的制备方法及在润滑中的应用。具体涉及零维纳米颗粒包裹在层状纳米片表面制备核壳纳米材料的方法，

背景技术

摩擦、磨损是造成机械设备能源消耗和设备损伤的主要原因。在全球能源可持续化发展的进程中，节约能源和材料的重要性日益突出，润滑技术是降低摩擦和减少磨损的主要手段。随着现代工业的发展，机械设备运行条件的苛刻化和工况环境的多样化，不断地对润滑油提出了更为严苛的要求。近年来，在润滑油领域，纳米润滑油越来越被公众所熟知且使用。

纳米润滑油是指添加了特定无机纳米材料的润滑油，这种润滑油和一般纯有机润滑油相比具有更好的润滑抗磨效果。实际上，纳米润滑油的润滑抗磨效果一方面取决于所添加的纳米材料的组成、大小、形状等性质；另一方面取决于所添加纳米材料在润滑油中的分散性。一般的纳米材料由于其比表面积大，且与油相不相容，因而会发生絮凝或沉淀，这种纳米材料的团聚使得添加材料的实际尺寸大幅度加大，达到微米甚至是毫米级。这样大尺度的团聚会极大的削弱纳米材料在油相中的润滑抗磨效果，甚至比不添加纳米材料还要差。

常用的纳米润滑添加材料包括金属纳米颗粒、陶瓷纳米颗粒、碳纳米材料，以及其他无机非金属纳米材料等。将这些纳米材料均匀稳定的分散到油相中都可以不同程度的提高润滑油的润滑抗磨效果。中国专利201410382805.7发明了一种将二维纳米材料，如磷酸锆纳米片与零维纳米颗粒，如铜纳米颗粒通过协同分散混合的方法，提高了二者在油相中的分散性，提高了纳米润滑油的润滑抗磨效果。该发明是直接将层状纳米与球形纳米粒子同时稳定地分散于油性介质中。

发明内容

尽管目前对于复合纳米材料的研究已经开展较为深入和广泛，但是在本领域，对无机核壳复合纳米材料的研究还有待于进一步提高。

针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种无机核壳复合纳米材料，及提供上述无机核壳复合纳米材料的制备方法。通过摩擦测试发现，这种核壳纳米复合材料的润滑抗磨效果不但要好于每个单独使用的纳米材料，而且也优于两种纳米材料的协同分散使用，可用于制备润滑油和润滑脂。

本发明提供了一种无机核壳复合纳米材料，为金属或金属化合物零维纳米颗粒包裹在无机层状纳米片外面的无机核壳复合纳米材料。

优选的，所述的无机核壳复合纳米材料，其中，相对于100质量份所述无机层状纳米片，所述金属或金属化合物的含量为3-15质量份，其中金属化合物的质量以其所含金属含量计；更优选的，相对于100质量份所述无机层状纳米片，所述金属或金属化合物的含量为6-10质量份。

优选的，所述的无机核壳复合纳米材料，其中，所述金属选自镁、铝和位于元素周期表第4周期和第5周期且属于IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII、IIIA、IVA族中的一种或两种以上金属元素；更优选选自铜、锌、镁、铝、钛、锆、锡、铁中的一种或两种以上；所述金属化合物为一种或两种以上的上述金属的氧化物。

优选的，所述的无机核壳复合纳米材料，其中，所述金属优选为铜和镍，所述金属化合物优选为氧化铜和氧化镍；进一步优选，所述金属为铜，所述金属化合物为氧化铜。

优选的，所述的无机核壳复合纳米材料，其中，所述金属或金属化合物零维纳米颗粒的尺寸为1-1000nm，优选为10-200nm，较优选为10-100nm，更优选为10-80nm。

优选的，所述的层状纳米片选自层状金属磷酸盐纳米片、层状黏土纳米片和层状二硫化金属盐纳米片中的一种或两种以上。