[发明专利]镀镍黑磷纳米片润滑剂及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种镀镍黑磷纳米片润滑剂及其制备方法，具体是在黑磷纳米片表面镀上镍层，仍然保留其片层结构，黑磷与镍的摩尔比为：1:2.8‑4.6；和常规化学镀镍相比，镀镍层在黑磷纳米片表面覆盖均匀、可控，结合牢固，形成独特的纳米复合层状结构；该镀镍黑磷纳米片润滑剂同时显著提高了重载环境下摩擦副的减摩抗磨效果，在重载机械润滑领域具有重要应用价值。

一、发明领域

本发明涉及一种纳米润滑剂及其制备方法，具体地说是一种镀镍黑磷纳米片润滑剂及其制备方法。

二、背景技术

润滑剂对于改善机械设备运动部件的润滑，降低摩擦部件磨损、提高设备效率具有非常重要的作用，开发新型润滑剂对于提高设备润滑效率、推动机械制造产业升级具有重要意义，特别是对于重型机械设备关键摩擦副的润滑显得尤为重要。

近年来，黑磷纳米片作为一种新兴二维材料受到了较多的关注，主要是由于特殊的褶皱层状结构赋予它具有许多优越的性能。Lv等[Tribology Letters,2018,66(2):61.]研究发现黑磷纳米片作为润滑添加剂能够明显改善复合材料的摩擦学性能，能起到较好的润滑作用，润滑机制是由于具有层状结构的材料在摩擦过程能起到层间滑移作用从而发挥润滑效果；然而，最近的摩擦学研究[ASME Journal of Tribology,2019,141(7):072101.]发现黑磷纳米片层状材料的承载能力欠佳，载荷较大时润滑效果就会降低，也即黑磷纳米片在重载条件下的润滑性能需要进一步提升。中国专利[公开号：CN110157516A]公开了一种将纳米二氧化钛与黑磷纳米片进行复合，形成一种新的复合润滑剂来改善黑磷纳米片在重载环境下的减摩润滑性能的方法，取得了一定的效果，但其抗磨性能仍需提升。因此，有必要同时改善黑磷纳米片在重载环境下摩擦副的减摩抗磨性能。

研究表明在材料表面镀镍可表现出较好的减摩和抗磨作用，因此，在黑磷纳米片表面镀镍，有望使其产生更加优异的减摩抗磨效果，然而，常规的化学镀镍方法在非金属表面镀镍效果差，镀层不均匀、成分难控制、结合松散等，因此，目前尚未见镀镍黑磷纳米片及其润滑性能的相关报道。

三、发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种镀镍黑磷纳米片润滑剂及其制备方法，用以同时改善重载环境下摩擦副的减摩抗磨性能。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明一种镀镍黑磷纳米片，其特点在于：在黑磷纳米片表面镀上镍层，镀镍层在纳米片表面覆盖均匀、可控、结合牢固，形成独特的纳米复合层状结构；其中，黑磷纳米片厚度为2-10nm，黑磷与镍的摩尔比为：1:2.8-4.6。

如上所述的镀镍黑磷纳米片的制备方法，以质量份计，按以下方法进行制备，具体步骤为：

(1)预镀液配制：取200-500份NiSO₄·6H₂O搅拌溶解于10000份去离子水当中，接着依次加入900-1800份柠檬酸钠和700-1400份硫酸铵搅拌溶解，预镀液配制完成；

(2)表面修饰：取2-3份黑磷纳米片放入2000份质量浓度2％的银氨溶液中超声20-30min进行表面修饰，然后在12000-14000r/min转速下离心15-30min，取其沉淀，用无水乙醇清洗后，在真空环境40-60℃下干燥，得到表面修饰后的黑磷纳米片；

(3)镀镍处理：将黑磷纳米片放入步骤(1)制备的预镀液中超声20-30min，随后加入200-500份NaH₂PO₂·H₂O，超声分散15-30min，调节溶液pH＝9-9.3，在80-85℃下加热搅拌反应，当不产生气泡时停止加热；溶液冷却后在3000-4000rpm转速下离心20-30min，取沉淀物，用去离子水冲洗，直到洗至中性，所得产物在真空环境60-80℃下干燥8-10h，得到镀镍黑磷纳米片。

与现有技术相比，本发明的优势在于：