[发明专利]一种表面镀金属摩擦催化材料、制备方法及应用

说明书

一种表面镀金属摩擦催化材料、制备方法及应用，涉及摩擦催化剂开发技术领域。表面镀金属摩擦催化材料是以生物质碳化制备的微纳米颗粒为负载体，催化活性金属粒子附着于生物质负载体界面；生物质微纳米颗粒选自生物基陶瓷微粒、碳量子点微粒，催化活性金属粒子选自Cu、Au、Ni或Ag纳米颗粒。首先以生物质碳化制备生物质微纳米颗粒，然后通过预处理后再进行化学镀或共沉淀法实现催化活性金属粒子在生物质微纳米颗粒界面的附着。本发明制备的摩擦催化剂将其添加到金属或高分子材料中，摩擦诱导催化剂催化碳微粒结构转变，达到改善复合材料摩擦学性能。同时可实现生物质资源的充分利用，且工艺安全环保。

技术领域

本发明涉及摩擦催化剂开发技术领域，具体是涉及一种表面镀金属摩擦催化材料、制备方法及应用。

背景技术

稻壳是水稻的外壳，属于农业废弃物，外壳坚硬，密度小，一般作为燃料，直接提供热能。资源化利用稻壳粉，避免对环境造成二次污染。稻壳壁厚度约24～30μm，由厚壁细胞组成，主要成分是粗纤维(纤维素、木质素和半纤维素)、灰分、少量粗蛋白和无机盐类等。稻壳通过发酵等处理，可作为牲畜的饲料，亦可制备为固体燃料棒、生物质燃油、白炭黑等功能材料。

将稻壳制备成摩擦材料添加剂的研究较多。日本Yamaguchi课题组(T.Dugarjav,et.Tribology Online,4(2009),11–16.)，利用高温炭化的方法制备出稻壳或秸秆基陶瓷颗粒，开发受电弓滑板等耐磨、耐腐蚀及热、化学稳定等特性材料的开发。合肥学院胡恩柱课题组尝试将稻壳粉制备成纳米功能材料，添加到基础润滑油中改善液体石墨的润滑特性(Enzhu Hu,et.al.Tribology International,103(2016),139–148)。此外，发现利用TiF₃和FeF₃等纳米材料，添加到碳烟污染的润滑油中，可改善润滑油的润滑特性，其机制归于催化剂催化碳烟微粒在摩擦副界面结构转变，致使摩擦膜易于形成(Enzhu Hu,et.al.Tribology International,107(2017),163–172)。

而对于将稻壳制备成摩擦催化剂材料研究较少。有鉴于次，本发明重点涉及一种表面镀金属摩擦催化材料、制备方法及应用。

发明内容

本发明的目的在于实现生物质原料的资源化利用，进而开发出一种工艺简单、可以宏量生产的表面镀金属摩擦催化材料、制备方法及应用。可实现生物质资源的充分利用，且工艺安全环保。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种表面镀金属摩擦催化材料，以生物质碳化制备的微纳米颗粒为负载体，催化活性金属粒子附着于生物质负载体界面；生物质微纳米颗粒选自生物基陶瓷微粒、碳量子点微粒，催化活性金属粒子选自Cu、Au、Ni或Ag纳米颗粒。

一种表面镀金属摩擦催化材料的制备方法，首先以生物质碳化制备生物质微纳米颗粒，然后通过预处理后再进行化学镀或共沉淀法实现催化活性金属粒子在生物质微纳米颗粒界面的附着。

作为本发明的表面镀金属摩擦催化材料的制备方法的优选技术方案，制备步骤如下：

1)、生物质微纳米颗粒的预处理

向10g的生物质微纳米颗粒中添加100～200mL的无水乙醇或丙酮进行除油，然后依次加入80～200mL浓度为10～30g/L的氯化亚锡进行敏化，加入80～200mL浓度为0.5～2g/L的氯化钯进行活化，加入80～200mL浓度为20～40g/L的次亚磷酸钠进行还原，使得生物质微纳米颗粒形成催化活性中心；最后水洗获得预处理颗粒，自然干燥，待用；

2)、化学镀法制备表面镀金属摩擦催化材料

取1～10g的预处理生物质微纳米颗粒于50～250mL的化学镀液中施镀，施镀时间为40～80min，施镀温度为20～50℃；然后过滤，干燥，即可获得表面镀金属摩擦催化材料；