[發明專利]石墨烯負載球形銅/氧化亞銅/氧化銅復合材料及其制備方法與用途

有效

• 申請號: 201911394661.6
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111117720B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 羅婷;曹丙強;許崇海;肖光春
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C10M125/00
• 分類號: C10M125/00;C10N30/06
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 薛鵬喜

本發明公開了一種石墨烯負載球形銅/氧化亞銅/氧化銅復合材料及其制備方法與用途。本發明以氧化銅和氧化石墨烯為原料，制成混合懸浮液，采用激光束直接輻照混合懸浮液，使懸浮顆粒瞬間(納秒量級)獲得高能量被燒蝕并被溶液迅速冷卻，從而一步實現氧化石墨烯的還原、氧化銅的部分還原及無規則顆粒的球形化，通過調節激光輻照參數還可以實現對銅/氧化亞銅/氧化銅相對含量的調控，成本低，無雜質污染，所得復合材料在摩擦過程中展現出優異的抗磨減摩性能。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯負載球形銅/氧化亞銅/氧化銅的制備方法，具體涉及一種采用脈沖激光輻照技術簡單快速的實現氧化石墨烯的還原、無規則氧化銅顆粒的部分還原和球形化以及兩者之間的復合，屬于微納米粉體的制備技術領域。

背景技術

在工業生產中，摩擦磨損是材料與機械設備失效的主要形式之一。據統計，全球因摩擦磨損造成的能源損失約占整個機械能損失的三分之一，面臨世界經濟飛速發展和節能減排的強烈需求，抗磨減摩材料的研究將為實現節能減排做出突出貢獻。目前，降低或減少摩擦的手段主要是利用潤滑劑，而通過添加添加劑可提高傳統潤滑油性能。人們針對微納米顆粒作為潤滑油品添加劑的摩擦性能開展了大量研究，發現金屬納米粒子、納米氧化物、納米硫化物、含氮雜環化合物、碳材料、含氮硼酸酯和離子液體等，均在一定程度上表現出突出的抗磨減摩性能。目前，大部分的研究傾向于單一添加劑在潤滑劑中的應用，由于復合潤滑油添加劑的制備困難及結構復雜性和關聯性，復合材料添加劑的性能研究相對較少。

為達到現代工業發展和環境保護的要求，潤滑技術的發展須兼顧綠色、高效、多功能的多重要求，石墨烯(碳材料)和銅(金屬)及其氧化銅(氧化物陶瓷)均具有無毒、無污染的優點，且它們作為不同類型的添加劑可以起到不同的潤滑作用，因而石墨烯/銅/氧化銅復合顆粒的制備及其作為新型潤滑添加劑的應用這一新穎的技術將越來越受到人們的廣泛關注。但是，石墨烯/銅/氧化銅復合添加劑的高效原位制備及其潤滑應用仍屬于技術空白。

發明內容

針對上述現有技術，本發明的目的是提供一種石墨烯負載球形銅/氧化亞銅/氧化銅復合材料的制備方法。本發明所制備的復合材料是由還原氧化石墨烯及其表面負載納米/亞微米銅/氧化銅/氧化亞銅球形顆粒相間形成的夾層結構，銅/氧化亞銅/氧化銅的相對含量可以進行調控，所制備的復合材料在摩擦過程中展現出優異的抗磨減磨性能。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種石墨烯負載球形銅/氧化亞銅/氧化銅復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將氧化銅粉末分散在去離子水中，形成懸浮液；

(2)向步驟(1)的懸浮液中加入氧化石墨烯溶液，超聲分散5-30min，得到混合懸浮液；

(3)將混合懸浮液在攪拌下進行脈沖激光輻照；脈沖激光輻照結束后進行離心、分離，所得沉淀干燥，即制備得到石墨烯負載球形銅/氧化亞銅/氧化銅復合材料。

優選的，步驟(1)中，所述懸浮液中氧化銅粉末的濃度為0.1-10mg mL^-1。

優選的，步驟(2)中，所述混合懸浮液中，氧化銅與氧化石墨烯的質量比為(0.85-0.95)∶(0.15-0.05)。

優選的，步驟(3)中，所述脈沖激光輻照的條件為：脈沖激光能量密度為300-1000mJ pulse^-1cm^-2，頻率為1-15Hz，輻照時間為5-60min。

優選的，步驟(3)中，攪拌速度為300-2000r min^-1。

本發明的第二方面，提供上述方法制備的石墨烯負載球形銅/氧化亞銅/氧化銅復合材料。