[發(fā)明專利]一種銅摻雜聚多巴胺納米顆粒的制備方法及其應用

有效

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• 申請日: 2020-11-29
• 公開（公告）號: CN112410098B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設計）人: 何永勇;陳廣炎;金寶;李玉龍;雒建斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C10M149/22
• 分類號: C10M149/22;C10M161/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發(fā)明屬于材料技術領域，尤其涉及一種銅摻雜聚多巴胺納米顆粒的制備方法及其應用。本制備方法包括：將鹽酸多巴胺粉末加入硫酸銅的水/乙醇混合溶液，得到含有多巴胺和硫酸銅的混合液；向混合液中加入少量過氧化氫，在室溫下攪拌，進行多巴胺的氧化聚合反應，得到聚多巴胺混合液；將混合液加熱升溫，并滴加次磷酸鈉溶液攪拌，與銅離子進行還原反應，得到銅摻雜的聚多巴胺混合液；對混合液進行離心、清洗、干燥，得到銅摻雜聚多巴胺納米顆粒。本方法簡單高效，且得到的納米顆粒可作為潤滑添加劑，展現出優(yōu)異的分散性和潤滑效果，可直接添加到潤滑液中發(fā)揮減摩抗磨的作用，具有極大的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于材料技術領域，尤其涉及一種銅摻雜聚多巴胺納米顆粒的制備方法及其應用。

背景技術

貽貝之所以能粘附在各種基材上，是因為其足絲蛋白中包含的3,4-二羥基苯丙氨酸(DOPA)具有很強的化學活性。多巴胺是DOPA的衍生物，它可以在堿性溶液中通過氧化自聚合反應在各種材料上形成聚多巴胺膜，尤其是與金屬或金屬氧化物具有很強的結合力。因此，受海洋貽貝的啟發(fā)，聚多巴胺由于具備與許多功能性表面形成牢固化學鍵的特性而備受關注，已廣泛用于各種基材改性和復合材料合成等領域。此外，聚多巴胺的潤滑性能也使其展露出在摩擦學應用中的潛力。作為潤滑添加劑，聚多巴胺納米顆粒可以在金屬摩擦副的接觸區(qū)域形成牢固的吸附膜，從而避免摩擦副的直接接觸。已有研究表明，將聚多巴胺與其他納米材料復合是增強其性能的有效方法。例如銅/聚多巴胺/氧化石墨烯潤滑添加劑、銀/聚多巴胺潤滑添加劑等，都展現出了出色的摩擦學性能。因此，制備聚多巴胺與金屬的納米復合材料并將其作為潤滑添加劑具有巨大的潛力。

然而，多巴胺的氧化聚合反應需要在堿性的Tris-HCl緩沖溶液或者氨水或者NaOH溶液中反應超過24小時，但大多數金屬離子不能在這種堿性溶液中存在(pH＝8.5)。因此，當前的聚多巴胺/金屬復合材料的合成必須采用兩步法：首先，在堿性溶液中制備聚多巴胺，然后在另一份溶液中進行與金屬的復合，這使得當前聚多巴胺納米復合材料的合成過程非常繁瑣(24小時以上)。因此，基于聚多巴胺復合材料的優(yōu)勢，希望開發(fā)出簡單高效的制備方法來合成一種聚多巴胺與金屬顆粒的復合材料，同時拓展其作為潤滑添加劑應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提出一種銅摻雜聚多巴胺納米顆粒的制備方法及其應用，針對已有技術存在的上述問題，對聚多巴胺納米顆粒的制備方法進行改進，使聚多巴胺納米顆粒的制備工藝簡單、效率高，且將其作為潤滑添加劑應用。

本發(fā)明提出的銅摻雜聚多巴胺納米顆粒的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鹽酸多巴胺粉末加入硫酸銅的水/乙醇混合溶液中，加入的比例為：得到含有多巴胺和硫酸銅的混合液，其中，水/乙醇中，乙醇和水的體積比為1:(2～3)，硫酸銅的水/乙醇混合溶液中，硫酸銅質量與水/乙醇溶液的體積的配比為：3.5～15mg/ml，多巴胺和硫酸銅的混合液中，鹽酸多巴胺與硫酸銅的質量比為1:(4～8)；

(2)室溫下向步驟(1)的混合液中滴加過氧化氫，并攪拌，過氧化氫與混合液的體積比為0.03～0.06，攪拌時間為2～3小時，進行多巴胺的氧化聚合反應，得到聚多巴胺混合液；

(3)將步驟(2)的聚多巴胺混合液加熱升溫至60～80℃，攪拌時間為0.5-1小時，并滴加次磷酸鈉溶液，使次磷酸鈉與步驟(1)中硫酸銅的質量比為1:(2～4)，攪拌0.5～1小時，次磷酸鈉與銅離子進行還原反應，得到銅摻雜的聚多巴胺混合液；

(4)對步驟(3)的銅摻雜的聚多巴胺混合液進行離心分離、清洗和干燥，得到銅摻雜聚多巴胺納米顆粒。

上述銅摻雜聚多巴胺納米顆粒的制備方法的步驟(5)中，離心轉速為10000-12000rpm，離心時間為10-30分鐘。

上述銅摻雜聚多巴胺納米顆粒的制備方法的步驟(5)中，干燥溫度為40～70℃，干燥時間為20～28小時。