[发明专利]一种多巴胺表面改性二维纳米材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料与精细化工技术领域，涉及一种多巴胺表面改性二维纳米材料及制备方法。

背景技术

二维纳米材料(二硫化钼、二硫化钨、二硒化钼、二硒化钨、碳化钛、氮化硼)由于其独特的结构一直以来都是研究人员的研究热点，在导电、导热、耐摩擦、电磁屏蔽等领域表现出杰出的性能。

国内外许多研究人员都知道，二维纳米材料具有类石墨烯结构，在摩擦方面表现出优良的特性。因此，许多研究人员将二维纳米材料与高分子聚合物、树脂进行复合，制备了许多复合材料，这些材料在耐摩擦方面表现出优异的性能。但是，由于二维纳米材料都是无机物，在和有机高分子聚合物、树脂进行的时候总是会出现相容性差的问题，最终使得复合材料中二维纳米材料分散不均匀，导致复合材料的性能不理想。另外，氮化硼问世于100多年前，最早的应用是作为高温润滑剂的六方氮化硼，h—BN不仅其结构而且其性能也与石墨极为相似，且自身洁白，所以俗称：白石墨。最近研究表明，氮化硼在导热方面表现出了杰出的性能，成为目前的研究热点。然而目前研究的瓶颈就是如何改进氮化硼在复合材料中的分散性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种多巴胺表面改性二维纳米材料及制备方法。

技术方案

一种多巴胺表面改性二维纳米材料，其特征在于组份包括多巴胺和二维纳米材料，其中多巴胺占有的质量百分比为17～37％，余量为二维纳米材料。所述二维纳米材料在特定的反应条件下与多巴胺进行作用,最终使得其表面被聚多巴胺完全包裹着。

所述二维纳米材料为石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、二硒化钼、二硒化钨、碳化钛或氮化硼。

一种制备所述多巴胺表面改性二维纳米材料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将三羟甲基氨基甲烷溶于去离子水中，然后加入稀盐酸调节溶液的pH为7.5-9.5；

步骤2：将二维纳米材料粉末和纯乙醇加入到上述体系中超声分散30-60min形成混合溶液；

步骤3：将盐酸多巴胺加入到混合液中，控制体系温度在15-35℃之间，搅拌反应10-15小时

步骤4：对反映的溶液进行离心分离得到固体粉末，分别用去离子水和乙醇洗涤多次，冷冻干燥，得到的黑色固体粉末为聚多巴胺包裹的纳米粉末二维纳米材料。

有益效果

本发明提出的一种多巴胺表面改性二维纳米材料及制备方法，通过一步反应制备了一种聚多巴胺包裹的二维纳米材料。本发明解决了传统的二维纳米材料在间质(水、有机物)中分散性差的问题。此特征制备方法提供了一种多巴胺表面改性二维纳米材料的方法，二维纳米材料表面经多巴胺修饰后成功引入功能基团(羟基和氨基)不但提供继续反应的活性基团，而且增加间质与二维纳米材料之间的相容性。因此，此发明具有重大的科学意义，在耐摩擦复合材料、润滑油脂、导热复合材料生产方面存在着巨大的实际应用价值。

具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步描述：

以石墨烯为例制备方法简述：

首先，将1.2114g三羟甲基氨基甲烷溶于150mL去离子水中，用稀盐酸(1M)调节pH≈7.5-9.5。然后，0.5g石墨烯粉末和50mL纯乙醇加入到上述体系中超声分散30-60min。最后，0.4g盐酸多巴胺加入到混合液中，控制体系温度在15-35℃之间，搅拌反应10-15小时。停止反应离心分离，用去离子水和乙醇分别洗涤，冷冻干燥，得到聚多巴胺包裹的石墨烯二维纳米材料。

实施例1：

首先，将1.2114g三羟甲基氨基甲烷溶于150mL去离子水中，用稀盐酸(1M)调节pH＝8.5，继续搅拌20min。然后，1g自制二硫化钼粉末和50mL纯乙醇加入到上述体系中超声分散60min。最后，称取0.4g盐酸多巴胺加入到混合液中，快速搅拌10min，控制体系温度在20℃左右，搅拌反应12小时。停止反应离心分离得到黑色固体粉末，用去离子水和乙醇分别洗涤3次，冷冻干燥，得到的黑色固体粉末即为聚多巴胺包裹的二硫化钼二维纳米材料。

实施例2：