[发明专利]一种油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用，该复合材料的制备方法是将黑磷粉体置于N‑甲基吡咯烷酮和油酸溶剂中，在冷水浴中超声30～60min，得到黑磷纳米片分散液；再将一价铜化合物加入到所述黑磷纳米片分散液中，在油浴下反应30min～120min后，将反应物离心得到的固体使用乙醇洗涤并真空干燥，得到黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料。该复合材料的应用为在制备润滑油添加剂中的应用。本发明制备方法简单，制备得到的黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料在基础油中具有很好的分散性，可以直接添加在基础油中，并提高其摩擦性能，值得推广应用。

技术领域

本发明属于润滑材料技术领域，具体涉及一种油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着工业技术的不断进步，各种机械设备及其零部件的工作环境日趋复杂和恶劣，只靠传统的矿物基润滑油已经远远不够。为了减小摩擦和磨损，各种减小摩擦的润滑添加剂被广泛的用在润滑油的极压添加剂中。在摩擦过程中经过摩擦化学反应形成的有效润滑膜是摩擦副表面能够抵抗胶合的关键。由于润滑的重要性和现有润滑方法的有限性，因此，发展具有良好性能的润滑油添加剂是机械设备实现高可靠和长服役寿命的关键。

纳米软金属如Ag、Au、Cu等颗粒具有低剪切性能，将纳米金属用作润滑油添加剂具有显著抗摩擦以及对机械磨损部位进行自修复的功能，国内外对于纳米铜作为润滑油添加剂业已进行了有大量实际应用研究。铜作为一种软金属能够产生大量的位错滑移，因此展现出了优于其他金属材料的延展性和抗磨减摩性能，同时又具有剪切强度低等优良的属性。另外，因为纳米颗粒的铜会发生小尺寸效应，其机械性能更优于较大粒度的铜颗粒。

近年来，一种新型的二维材料黑磷（BP）因其特殊的二维结构和热力学稳定性而受到国内外研究者的广泛关注。同时黑磷在润滑领域也备受关注，但是由于其在基础油中的分散性较差，从而降低了润滑能力。本发明旨在提供一种油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料，来改善其在基础油中的分散能力并且提高摩擦性能。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料，本发明的第二目的在于提供一种油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料的制备方法，本发明的第三目的是提供所述油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料的应用。

本发明的第一目的是这样实现的，一种油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料的制备方法，按以下步骤实现：

1）将黑磷粉体置于N-甲基吡咯烷酮和油酸溶剂中，在冷水浴中超声30～60min，得到黑磷纳米片分散液；

黑磷粉体与N-甲基吡咯烷酮及油酸的质量体积比为50-100～10：150～180：120～150mg/ml/ml；

2）将一价铜化合物加入到所述黑磷纳米片分散液中，在油浴下反应30min～120min后，将反应物离心得到的固体使用乙醇洗涤并在真空干燥箱进行干燥，得到油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料；

所述一价铜化合物与黑磷粉体的质量比为5～10：1～3。

本发明的第二目的是这样实现的，一种所述制备方法制备得到的油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料，该复合材料是将铜纳米颗粒负载在黑磷纳米片上所得，其中，所述黑磷纳米片长度为30～50nm，层数为3～5层；所述铜纳米颗粒的粒径为2～5nm。

本发明的第三目的是这样实现的，所述油溶性黑磷纳米片/铜纳米颗粒复合材料的应用为在制备润滑油添加剂中的应用。

本发明的有益效果为：