一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法技术

本发明专利技术提供了一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，包括：将脂肪酸与预定PH值的碱性溶液混合，分散搅拌，然后在搅拌的条件下依次加入含镁化合物和含硅化合物；将混合物继续搅拌和超声后置于封闭的反应釜中，在一定的条件下进行磁力搅拌；反应完成后，自然冷却至室温，移走混合溶液的上层清液，将下层反应产物移入烘干箱中，在预定的条件下进行干燥；将干燥后的反应产物研磨得到被无定形碳包覆的羟基硅酸镁纳米颗粒。该方法简单易操作，得到的纳米颗粒可以实现更加优良的摩擦学性能。

A Method of Coating Amorphous Carbon on the Surface of Hydroxy Magnesium Silicate Nanoparticles

The invention provides a method for coating amorphous carbon on the surface of magnesium hydroxysilicate nanoparticles, which includes mixing fatty acids with alkaline solution of predetermined PH value, dispersing and stirring, then adding magnesium compounds and silicon compounds in turn under stirring conditions, continuing stirring and ultrasonic stirring, and putting the mixture in a closed reactor, and magnetic stirring under certain conditions; After the reaction is completed, the supernatant of the mixed solution is cooled to room temperature naturally, and the lower reaction products are transferred into the drying oven to dry under the predetermined conditions. The dried reaction products are ground to obtain hydroxyl magnesium silicate nanoparticles coated with amorphous carbon. The method is simple and easy to operate, and the obtained nanoparticles can achieve better tribological properties.

【技术实现步骤摘要】
一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法
本专利技术涉及纳米材料
，尤其涉及一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法。
技术介绍
氢化无定形碳，又被成为氢化类金刚石碳。由于含有大量以sp2、sp3键接的碳原子，从而表现出一些独特的性能，例如高硬度，优良的摩擦学性能(低摩擦系数，高抗磨能力)。这些性能使其可以应用于高效抗磨涂层，即在摩擦接触副沉积一层无定形碳保护摩擦副，防止试件磨损情况发生。除此之外，随着纳米技术的发展，各种纳米颗粒也展现出了优良的抗磨性能，例如纳米铜，纳米二氧化硅以及四氧化三铁纳米颗粒等。而无定形碳可以作为包覆物包覆在这些纳米颗粒外层，从而实现更优良的耐摩擦性能。目前氢化无定形碳涂层的主要制备方法包括物理气相沉积(PhysicalVaporDeposition，PVD)，化学气相沉积(Chemicalvapordeposition，CVD)，以及等离子体增强的化学气相沉积(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD)。例如申请号为201110296097.1的专利公开了利用乙炔、丙烯等一种或者多种碳氢化合物气体在采用氢气、氦气或者氩气等作为载气，通过化学气相沉积来形成无定形碳膜；申请号为200880004149.X的专利公开了利用低于0.4eV的低电子温度为特征的远程等离子体，以高沉积速率沉积氢化无定形碳涂层。但是，上述现有技术的方法需要的装置结构复杂，成本较高，且只能在一定形状的基材表面形成无定形碳膜；而对于纳米颗粒，则要在单个纳米颗粒表面生成一层包覆的无定形层。因此，这种常规的气相沉积的方法不适用于纳米颗粒。由于羟基硅酸镁纳米颗粒优良的摩擦学性能，即低摩擦系数，高抗磨能力，在羟基硅酸镁表面包覆一层无定形碳，可以实现更加优良的摩擦学性能，而目前还没有在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，以得到摩擦学性能更优的减摩抗磨剂。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。本专利技术提供了一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，包括以下步骤：1)将脂肪酸与预定PH值的碱性溶液混合，将所得混合液在一定条件下分散搅拌，然后在搅拌的条件下依次加入含镁化合物和含硅化合物，所述含镁化合物和含硅化合物的镁、硅元素摩尔比为1.0～2.0，所述的含镁化合物和含硅化合物质量之和与所述脂肪酸的质量比为9.5～1.0，将所得到的混合物继续搅拌和超声；2)将所述步骤1)中得到混合溶液置于封闭的反应釜中，在温度为200～500℃，压力为1.5～22.1MPa的条件下进行磁力搅拌，反应12～48h，自然冷却至室温，得到混合溶液；3)移走所述步骤2)得到的混合溶液的上层清液，将下层反应产物移入烘干箱中，在预定的条件下进行干燥，将干燥后的反应产物研磨得到被无定形碳包覆的羟基硅酸镁纳米颗粒。进一步地，步骤1)中的所述的含镁化合物和含硅化合物质量之和与所述脂肪酸的质量比为3:1。进一步地，步骤1)中将所得混合液在以200r/min的转速分散搅拌5分钟，将所述的所得到的混合物继续搅拌30min和超声5min。进一步地，脂肪酸为硬脂酸、油酸、亚油酸、蓖麻酸、亚麻酸和者棕榈酸中的一种或几种。进一步地，碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液中的一种或两种，所述的碱性溶液的pH值为11～14。进一步地，含镁的化合物为氧化镁、氢氧化镁、硅酸镁和氯化镁中的一种或几种。进一步地，含硅的化合物为二氧化硅、硅酸钠、硅烷和硅藻土中的一种或几种。进一步地，步骤1)中的含镁化合物和含硅化合物的元素摩尔比为3:2。进一步地，步骤2)中的反应温度为200℃，反应压力为1.5MPa，反应时间为12h。进一步地，步骤3)中的烘干温度为80～150℃。由上述本专利技术的在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法提供的技术方案可以看出，本专利技术方法简单可靠，可操作性强，通过该方法可以制得表面包覆无定形碳的羟基硅酸镁纳米颗粒，可以通过控制反应条件，控制获得的纳米粉体形貌和粒径，同时还可以控制无定形碳层的厚度。通过本方法得到的纳米颗粒能够降低摩擦系数，减少磨损，使得机器运行平稳，并在很大程度上延长设备的使用寿命，具有广阔的应用前景。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的一种被无定形碳表面包覆的纳米羟基硅酸镁的扫描电镜图；图2是本专利技术实施例的一种被无定形碳表面包覆的纳米羟基硅酸镁的透射电镜图；图3是本专利技术实施例的一种被无定形碳表面包覆的纳米羟基硅酸镁的X射线衍射图；图4是本专利技术实施例的一种被无定形碳表面包覆的纳米羟基硅酸镁的拉曼图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的合成方法。下面通过参考附图描述的合成方法是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将脂肪酸与预定PH值的碱性溶液混合，将所得混合液在以200r/min的转速分散搅拌5分钟，然后在搅拌的条件下依次加入镁、硅元素摩尔比为1.0～2.0的含镁化合物和含硅化合物，所述的含镁化合物和含硅化合物的质量之和与所述脂肪酸的质量比为9.5～1.0，将所得到的混合物继续搅拌30min和超声5min。2)将所述步骤1)中得到混合溶液置于封闭的反应釜中，在温度为200-500℃，压力为1.5～22.1MPa的条件下进行磁力搅拌，反应12～48h，自然冷却至室温，得到混合溶液；3)移走所述步骤3)得到的混合溶液的上层清液，将下层反应产物移入烘干箱中，在烘干温度为80～150℃条件下进行干燥；将干燥后的反应产物研磨得到被无定形碳包覆的羟基硅酸镁纳米颗粒。优选地，含镁化合物和含硅化合物质量之和与所述脂肪酸的质量比为3:1。优选地，脂肪酸为硬脂酸、油酸、亚油酸、蓖麻酸、亚麻酸和者棕榈酸中的一种或几种。优选地，碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液中的一种或两种，所述的碱性溶液的pH值为11～14。优选地，含镁的化合物为氧化镁、氢氧化镁、硅酸镁和氯化镁中的一种或几种。优选地，含硅的化合物为二氧化硅、硅酸钠、硅烷和硅藻土中的一种或几种。优选地，含镁化合物和含硅化合物的元素摩尔比为3:2。优选地，含镁化合物和含硅化合物之和与所述脂肪酸的质量为3:1。优选地，反应温度为200℃，反应压力为1.5MPa，反应时间为12h。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤和操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤和操作。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将脂肪酸与预定PH值的碱性溶液混合，将所得混合液在一定条件下分散搅拌，然后在搅拌的条件下依次加入含镁化合物和含硅化合物，所述含镁化合物和含硅化合物的镁、硅元素摩尔比为1.0～2.0，所述的含镁化合物和含硅化合物质量之和与所述脂肪酸的质量比为9.5～1.0，将所得到的混合物继续搅拌和超声；2)将所述步骤1)中得到混合溶液置于封闭的反应釜中，在温度为200～500℃，压力为1.5～22.1MPa的条件下进行磁力搅拌，反应12～48h，自然冷却至室温，得到混合溶液；3)移走所述步骤2)得到的混合溶液的上层清液，将下层反应产物移入烘干箱中，在预定的条件下进行干燥，将干燥后的反应产物研磨得到被无定形碳包覆的羟基硅酸镁纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种在羟基硅酸镁纳米颗粒表面包覆无定形碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将脂肪酸与预定PH值的碱性溶液混合，将所得混合液在一定条件下分散搅拌，然后在搅拌的条件下依次加入含镁化合物和含硅化合物，所述含镁化合物和含硅化合物的镁、硅元素摩尔比为1.0～2.0，所述的含镁化合物和含硅化合物质量之和与所述脂肪酸的质量比为9.5～1.0，将所得到的混合物继续搅拌和超声；2)将所述步骤1)中得到混合溶液置于封闭的反应釜中，在温度为200～500℃，压力为1.5～22.1MPa的条件下进行磁力搅拌，反应12～48h，自然冷却至室温，得到混合溶液；3)移走所述步骤2)得到的混合溶液的上层清液，将下层反应产物移入烘干箱中，在预定的条件下进行干燥，将干燥后的反应产物研磨得到被无定形碳包覆的羟基硅酸镁纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)中的含镁化合物和含硅化合物的质量之和与所述脂肪酸的质量比为3:1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1)中将所得...

【专利技术属性】
技术研发人员：常秋英，高凯，王斌，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11