本发明涉及一种高分散纳米铜的制备方法，属于纳米无机功能材料领域。
背景技术：
近年来金属纳米粒子引起了国内外各方的关注，纳米铜作为一种重要的金属元素，不仅具有优异的导电导热性，延展性等金属性能，还具有优良的抗磨减摩性能，并且储量丰富，价格便宜，环境友好,因此在润滑领域有很好的应用前景。目前，制备铜纳米颗粒的方法有很多，电解法，化学沉淀法，物理气相沉积法，水热法，溶胶-凝胶法等等，但是这些方法成本较高，生产工艺复杂，并且容易团聚，很难满足工业上对润滑油的工业生产要求。液相还原法是将所需的可溶性的金属盐溶解到溶液里，经过处理使金属离子在溶液中形成一定的粒径和形状，再通过化学还原的方法将金属离子还原成所需的纳米粒子。这种制备方法可以控制纳米粒子的形状和粒度，制得的纳米粒子表面活性能较高，能够在溶液中掺杂其他粒子制备性能良好的复合粒子，同时工业成本低，因此这种方法适应于纳米铜的工业生产中。
由于纳米级粒子的表面能高，极易团聚，为很好地控制其稳定性、分散性、尺寸及形貌，通常需要加入表面修饰剂如聚合物、表面活性剂、胺类化合物以及羧酸及其衍生物等对纳米铜的形貌进行调控。如专利cn101890507a公开了一种纳米铜的制备方法，所述方法将液体石蜡作为溶剂和还原剂，在石蜡中加入铜盐并加入表面活性剂，n2保护下进行热处理，离心后用石油醚，蒸馏水和乙醇进行清洗。这种方法确实能使得铜分散性提高，但实验过程复杂，需要用到石油醚这种有毒易燃易爆的危险品，不易处理。专利cn102198513a介绍了一种纳米铜颗粒的制备方法，将水溶性二价铜盐萃取到有机溶剂中采用液相两步还原法制备球状铜纳米颗粒，其颗粒比较均匀，但是有部分团聚到一起，在作为润滑添加剂其摩擦性能无法达到理想的作用。目前绝大多数报道的铜纳米材料并不具备良好的抗氧化性或分散性，因此这两大问题已经成为阻碍铜纳米材料在广电领域实现工业化应用的最大阻碍。
多巴胺是海洋贻贝分泌的一种粘附蛋白，可以实现从金属到有机物不同材料表面的粘附，其粘附机理通过多巴胺在有氧的弱碱性环境中发生自聚合生成聚多巴胺实现的。近几年基于pda薄膜对基底材料进行表面修饰的方法报道非常多。被修饰的基底材料包括金属、氧化物、半导体、陶瓷、聚合物等，几乎涉及到所有材料领域。pda的反应活性为材料表面的二次修饰及多功能化又提供了理想的平台，pda中的儿茶酚结构和胺基、亚胺基等丰富的活性官能团可以键合金属，并且可以与含有氨基和巯基的分子反应，所以在pda薄膜上可以接枝多种分子和化合物，赋予材料表面多功能性。由于pda表面二次修饰的反应条件温和，故为在材料表面接枝生物活性分子提供了一种简单而高效的途径。
综上所述，现有技术在工业化应用方面，存在实验过程复杂、不易操作、制备过程中用到的醚类，汽油等有机物不环保，纳米铜不具备良好的抗氧化性，铜纳米粒子分散性不佳、易团聚、摩擦学性能有待提高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高分散纳米铜的制备方法，提高制备的可操作性、改善了纳米铜易氧化的现状、制备得到的铜纳米粒子有高分散性、提高了产物的摩擦学性能。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种高分散纳米铜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，制备纳米铜：以可溶性铜盐为原料，加入到乙醇溶液中搅拌均匀得混合溶液一，静置12h后，倒掉上清液从而去除无法吸附的铜离子得到沉淀物；将所述沉淀物充分溶解于乙醇溶液中，超声分散均匀得混合溶液二，所述混合溶液二和溶液一的体积相同；将还原剂溶解于乙醇溶液得还原剂溶液；对所述溶液四进行水浴加热，升温至80℃后，再加入所述还原剂溶液后进行磁力搅拌10~30min；再进行离心洗涤、干燥，即得纳米铜；
步骤二，制备高分散纳米铜：以所述纳米铜为原料，在缓冲溶液中进行超声分散均匀得混合溶液三，混合溶液三中纳米铜的浓度为0.1~2g/l；在混合溶液三中加入多巴胺搅拌自聚合得混合溶液四，多巴胺的浓度为2~4g/l；将混合溶液二进行搅拌12~24h，得到黑色沉淀物，用蒸馏水将黑色沉淀物清洗干净，再冷冻干燥18~24h，从而得到高分散纳米铜。
所述步骤一中，可溶性铜盐为乙酸铜、氯化铜、硫酸铜中的任一种；浓度范围为0.005-0.05mol/l。
所述步骤一中，还原剂为次亚磷酸钠；次亚磷酸钠与可溶性铜盐的铜离子的摩尔比为2:1，此时得到的高分散纳米铜形貌和性能最佳。
所述的缓冲溶液为tris-hcl缓冲溶液，tris的浓度为10mmol/l，所述tris-hcl缓冲溶液的ph值范围为7~9，优选为8.5。
本发明具有有益效果
本发明用还原剂在添加过程中直接对铜纳米颗粒进行还原，可以有效调控铜纳米的形貌并且有效防止铜纳米颗粒氧化，采用多巴胺作为表面改性剂，使纳米铜分散均匀，同将多巴胺表面丰富的含氧基团嫁接到铜纳米粒子表面，使其容易分散到其他基体中，制备过程简单，绿色无污染，制得的铜纳米有抗磨减摩的作用，可以作为润滑添加剂使用。
附图说明
图1是本发明实例1所制备铜纳米的tem照片，可以看到直径为5-10nm的铜纳米颗粒。
图2是本发明实例2所制备铜纳米的tem照片，可以看到直径为2-5nm的铜纳米颗粒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
步骤一，制备纳米铜：取0.05g乙酸铜加入到50ml乙醇溶液中搅拌均匀静置12h后，得混合溶液一，倒掉上清液，去除无法吸附的铜离子得到沉淀物；将所述沉淀物充分溶解于50ml乙醇溶液中，超声分散均匀得混合溶液二，将0.0447g的次亚磷酸钠溶解到20ml乙醇溶液，对所述溶液二进行水浴加热，升温至80℃后，再加入所述次亚磷酸钠溶液后进行磁力搅拌10min；再进行离心洗涤、干燥，即得纳米铜。
步骤二，制备高分散纳米铜：取0.01g所述纳米铜，加入到100ml预先配制好的tris-hcl缓冲溶液中进行超声分散均匀得混合溶液三；在混合溶液三中加入0.2g多巴胺搅拌自聚合得混合溶液四，将混合溶液四进行搅拌12h，得到黑色沉淀物，用蒸馏水将黑色沉淀物清洗干净，再冷冻干燥18h，从而得到高分散纳米铜。
所制备铜纳米的tem照片如图1所示，可以看到直径为5-10nm的铜纳米颗粒。
实施例2
步骤一，制备纳米铜：取0.4g硫酸铜加入到50ml乙醇溶液中搅拌均匀静置12h后，得混合溶液一，倒掉上清液，去除无法吸附的铜离子得到沉淀物；将所述沉淀物充分溶解于50ml乙醇溶液中，超声分散均匀得混合溶液二；将0.53g的次亚磷酸钠溶解到50ml乙醇溶液，对所述溶液二进行水浴加热，升温至80℃后，再加入所述次亚磷酸钠溶液后进行磁力搅拌30min；再进行离心洗涤、干燥，即得纳米铜；
步骤二，制备高分散纳米铜：取0.2g所述纳米铜，加入到100ml预先配制好的tris-hcl缓冲溶液中进行超声分散均匀得混合溶液三；在混合溶液三中加入0.4g多巴胺搅拌自聚合得混合溶液四，将混合溶液四进行搅拌24h，得到黑色沉淀物，用蒸馏水将黑色沉淀物清洗干净，再冷冻干燥24h，从而得到高分散纳米铜。
所制备铜纳米的tem照片如图2所示，可以看到直径为2-5nm的铜纳米颗粒。
实施例3
步骤一，制备纳米铜：取0.085g氯化铜加入到50ml乙醇溶液中搅拌均匀静置12h后，得混合溶液一，倒掉上清液，去除无法吸附的铜离子得到沉淀物；将所述沉淀物充分溶解于50ml乙醇溶液中，超声分散均匀得混合溶液二，将0.106g的次亚磷酸钠溶解到50ml乙醇溶液，对所述溶液二进行水浴加热，升温至80℃后，再加入所述次亚磷酸钠溶液后进行磁力搅拌20min；再进行离心洗涤、干燥，即得纳米铜；
步骤二，制备高分散纳米铜：取0.05g所述纳米铜，加入到100ml预先配制好的tris-hcl缓冲溶液中进行超声分散均匀得混合溶液三；在混合溶液三中加入0.2g多巴胺搅拌自聚合得混合溶液四，将混合溶液四进行搅拌18h，得到黑色沉淀物，用蒸馏水将黑色沉淀物清洗干净，再冷冻干燥20h，从而得到高分散纳米铜。
从图1和图2可以看出，本发明制备的纳米铜分散性较好，未出现团聚现象。