산화그래핀의 황화 및 알킬화에 의해 제조된 황 도핑된 산화그래핀(SA-GO)은 엔진의 가혹한 작동 조건을 위한 효율적인 친환경 내마모 첨가제로 적용됩니다. X선 광전자 분광법 분석은 옥타데실아민으로 변형된 SA-GO(황화 후 알킬화)의 황 함량이 황화 후 알킬화가 진행되는 역공정에 비해 79배 증가함을 보여주며, 이는 제조 경로가 황화 공정의 핵심 요소임을 시사합니다. 더 높은 유황 함량과 -C-S-C- 유황 결합 구성은 더 나은 윤활 효과를 가져오는 반면, 알킬화 변형의 사슬 길이와 알킬화 황이 도핑된 산화그래핀 농도에 대한 조사는 옥틸아민-개질된 SA-GO가 더 작은 직경을 나타냄을 나타냅니다. 1 × 10 −4 농도 범위 내 마모 흉터 및 2.5 × 10 −4 중량%. 마모 흉터 직경의 감소율은 928 윤활유에서 43.2%, PAO4 오일에서 17.2%인 반면 옥틸아민으로 개질된 SA-GO는 2.5 × 10 −4 농도로 적용됩니다. PAO4의 중량% 및 1 × 10 −4 928 오일에서 각각 wt%. 오일 샘플의 황 함량은 0.006~0.001 wt%에 불과하며, 이는 ILSAC에서 권장하는 황 함량 기준인 0.5 wt%보다 훨씬 낮습니다. 연구 작업에 따르면 SA-GO 첨가제는 윤활 능력 향상을 전제로 윤활유의 황 함량을 실질적으로 줄이는 데 중점을 둔 오염 처리에 더 적합합니다.
유황계 유기 내마모 첨가제는 유황 함유 기어 오일과 같이 오일 멤브레인이 움직이는 부품을 분리하지 못하는 극압 하에서 마찰 쌍의 내마모성을 향상시키기 위해 윤활유의 적용에 널리 사용됩니다[1 ] 및 폴리-α-올레핀[2]. 유기화합물에 함유된 과도한 활성황은 피스톤 링과 실린더 벽에 작용하는 동안 배출 저감 시스템의 3원 촉매를 중독시킬 수 있어 심각한 환경 오염을 초래하기 때문에 국제 윤활유 표준화 및 승인 위원회(ILSAC)의 의무 표준 ) [3] 윤활유의 황 함량은 0.5 wt% 미만이어야 하며, 이는 윤활유의 황 함량이 높을수록 엔진 배기 가스의 품질을 저하시킬 수 있기 때문입니다 [4]. 이 문제를 해결하기 위해 무황 알킬 사이클렌[5], 퀴놀리늄 염[6]과 같은 유기 마찰 개질제와 BN 공동 도핑 그래핀[7], SiC@와 같은 나노 물질 내마모 첨가제를 포함한 많은 전략이 있습니다. 그래핀[8], 구겨진 그래핀[9] 및 그래핀 나노스크롤[10]은 윤활유의 황 함량을 줄이거나 제거하기 위해 개발되었습니다. 그러나, 위의 개발 방법들은 최종적으로 실제 적용 결과를 확인하기 위해서는 실질적인 윤활 효과, 환경 요인, 안전성 및 기타 측면을 검증하는 데 여전히 오랜 시간이 필요합니다.
이 논문은 고온에서 가혹한 작동 조건을 위한 효율적인 저황 함량 내마모 첨가제로 작용하기 위해 황이 도핑된 산화 그래핀을 준비하는 데 중점을 둡니다. 황이 도핑된 그래핀의 제조 연구에 따르면 티오요소[11], NaHSO3의 반응에 의해 독특한 나노물질을 얻을 수 있었습니다. [12], K2 S2 O8 [13], 페닐 디설파이드 [14, 15], 황 [16], Na2 S [17], CS2 [18], P4 S10 [19], H2 S [20], SO2 [21], CS2 [21], 벤질 이황화물 [22], 열수 또는 기타 간단한 조건에서 산화 그래핀. 황 도핑 공정 후, 황 도핑된 산화 그래핀은 기유의 내마모성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 고유한 내마모 첨가제의 가장 중요한 특징은 황이 도핑된 산화그래핀의 분자 구조에 고정된 황 원소입니다. 윤활유에 황 도핑된 산화 그래핀을 추가하면 황 함유 내마모 첨가제의 장점을 동시에 유지하면서 유기 황 첨가제와 비교하여 황 함량을 ~ 1/1000까지 줄일 수 있습니다.
XPS 분석(그림 1)은 황이 도핑된 산화 그래핀에 산소, 질소, 탄소, 황의 4가지 원소가 존재함을 시사합니다. 연구에 적용된 두 가지 다른 제조 경로는 변형 방법이 황 도핑된 알킬화 그래핀 옥사이드의 화학적 조성에 실질적으로 영향을 미칠 것임을 나타냅니다.
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부틸아민(a ), 옥틸아민(b ), 라우릴아민(c ), 옥타데실아민(d ) 및 황이 도핑된 산화그래핀(산화그래핀의 산화 시간은 24 h임)
SA-GO 및 AS-GO를 XPS로 검사하여 준비 경로의 황 도핑 효율을 평가했습니다. AS-GO의 황 함량과 비교할 때 SA-GO의 황 도핑 공정은 AS-GO보다 훨씬 우수합니다. 표 1에 나타난 바와 같이 SA-GO의 황 함량(1.94–3.16 at%)은 AS-GO(0.04–0.08 at%)의 황 함량보다 수십 배 높습니다. 결과는 또한 황화 전의 알킬화가 그래핀 옥사이드의 활성점을 극적으로 감소시킬 것이며, 이는 뒤이은 AS-GO의 황화의 상당한 효율 감소를 초래함을 나타냅니다. AS-GO의 황 함량은 0.04–0.08 at% 범위 내이므로, AS-GO의 제조는 황 도핑 공정 효율의 희소한 이점과 알킬아민 선택성을 나타낸다. 표 1에서 볼 수 있듯이 옥타데실아민으로 변형된 SA-GO의 황 함량은 옥타데실아민으로 변형된 AS-GO에 비해 79배 증가했습니다.
질소 함량은 황이 도핑된 산화 그래핀의 제조 경로에 의해서도 영향을 받습니다. 먼저 알킬아민에 의해 변형된 다음 P4로 변형됨 S10 , AS-GO의 질소 원자 퍼센트는 0.36–0.65 at%로 SA-GO(3.42–3.83 at%)보다 분명히 낮습니다. 그러나 SA-GO 및 AS-GO의 질소는 질소 도핑 그래핀의 질소와 많이 다릅니다. SA-GO 및 AS-GO의 질소는 주로 그래핀의 구조가 아닌 알킬아민의 작용기에 위치한다. 단, SA-GO 첨가량 기준 1~5 × 10 −4 오일 샘플의 중량%, 오일 샘플의 황 함량은 0.006~0.001 wt%에 불과하며, 이는 ILSAC의 0.5 wt%인 황 함량 표준보다 훨씬 적습니다[3].
피크 피팅 결과는 황이 도핑된 산화 그래핀이 부틸아민, 옥틸아민, 라우릴아민 및 옥타데실아민과 반응한 후 SA-GO에서 결합 함량이 훨씬 다르다는 것을 보여줍니다. SA-GO의 고해상도 S2p 분석(그림 2)에서 161.9 eV 및 164.1 eV를 중심으로 하는 두 개의 피크를 S2p3/2에 할당해야 합니다. 및 S2p1/2 , 각각 -C-S-C- 결합의 S2p 스핀-궤도 이중선으로 인한 피크입니다[11, 13]. S2p3/2 및 S2p1/2 결합 구성은 SA-GO의 구조에서 C=S 및 C-S 결합의 형성에 기인할 수 있습니다[16]. 약 165.2 eV 및 168.1 eV의 다른 두 피크는 –C–SOx에 할당할 수 있습니다. -C- 결합은 주로 SA-GO의 황산화물 종에서 파생됩니다[15,16,17, 22]. 그림 2의 피크 피팅 결과를 기반으로 –C–S–C– 및 –C–SOx SA-GO의 -C- 결합 구성은 표 2에 계산 및 설명되어 있습니다. GO의 황화 및 알킬화(GO는 24시간 동안 산화에 의해 준비됨) 후 -C-S-C-의 원자 퍼센트 결합은 옥틸아민, 라우릴아민 및 옥타데실아민이 알킬화 시약으로 사용된다는 점에서 SA-GO에서 매우 유사합니다.
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부틸아민(a ), 옥틸아민(b ), 라우릴아민(c ), 옥타데실아민(d ) 및 황이 도핑된 산화그래핀(산화그래핀의 산화 시간은 24 h임)
황 함량은 황화 후 크게 증가하지만 –C–S–C– 결합 구성은 그래핀 옥사이드의 분자 구조에서 황의 결합을 나타내며 –C–SOx -C- 결합 구성은 황화의 불완전한 환원 반응에 기인하는 반면 P4 S10 그래핀 옥사이드와 반응하기 위해 적용됩니다. 고해상도 황 XPS 분석에서 부틸아민 변성 그래핀 옥사이드는 본 논문에서 적용된 4가지 알킬아민 중 -C-S-C- 함량이 가장 낮았다. 결과는 후속 알킬화 과정이 C-S 결합 구성에 영향을 미칠 수 있음을 나타냅니다.
열중량 분석(TGA)은 부틸아민(GO-C4), 옥틸아민(GO-C8), 라우릴아민(GO-C12), 옥타데실아민(GO-C18) 및 황-C4 사이 반응의 알킬화 효율을 결정하기 위해 적용됩니다. 도핑된 산화 그래핀(산화 그래핀의 산화 시간은 24 h임). 도 3에 도시된 바와 같이, GO-C12(80.9 wt%) 및 GO-C18(73.9 wt%)의 중량 손실은 GO-C4(39.3 wt%) 및 GO-C8(42.6 wt%)보다 훨씬 높다. ) 및 GO-C12 및 GO-C18의 화학적으로 그래프트된 유기 화합물의 함량이 훨씬 높음을 나타냅니다. 그러나 GO-C4 및 GO-C8의 그래프트된 유기 화합물은 훨씬 더 높습니다. GO의 중량 손실이 700°C에서 3.5%에 불과하여 GO에 유기 화합물이 거의 존재하지 않음을 시사하기 때문입니다.
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부틸아민(GO-C4), 옥틸아민(GO-C8), 라우릴아민(GO-C12), 옥타데실아민(GO-C18) 및 황이 도핑된 산화그래핀( 산화 그래핀의 산화 시간은 24 h)
SA-GO의 알킬화는 그림 4에 표시된 ATR-FTIR 스펙트럼으로도 확인할 수 있습니다. 강한 흡수 피크는 ~ 2848 cm −1 에 위치합니다. 및 ~ 2780 cm −1 -CH3의 CH 결합의 신축 진동에 할당됩니다. 및 -CH2 이는 알킬화된 황이 도핑된 산화그래핀이 상당한 양의 유기물을 함유한다는 TGA의 결과와 일치한다. ~ 1540 cm −1 에 중심을 둔 피크 -CH2의 평면외 진동을 나타냅니다. 그룹 및 비대칭 변형 진동. 그리고 ~ 1050 cm −1 에서 광범위하고 집중적인 흡수 피크 이는 산화 그래핀과 알킬아민 사이의 아미도 결합(CO-NH)을 구성하는 -C-N 결합의 신축 진동에 기인합니다. ATR-FTIR의 결과(그림 4)는 알킬화 공정이 알킬화 황이 도핑된 산화그래핀의 제조에 효과적임을 보여줍니다.
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부틸아민, 옥틸아민, 라우릴아민, 옥타데실아민 및 황이 도핑된 산화그래핀의 반응으로 제조된 SA-GO의 ATR-FTIR 스펙트럼(산화그래핀의 산화시간은 24시간임)
전형적인 SA-GO 나노구조의 TEM 이미지 및 프로파일 분석은 그림 5에 나와 있습니다. 여과 후 SA-GO는 그림 5a에 쌓입니다. 그러나 그래핀 시트와 같은 나노구조는 여전히 점선 영역으로 묘사될 수 있습니다. 그림 5b는 그림 5a에서 강조 표시된 사각형 영역의 고해상도 TEM 이미지입니다. 프로파일 분석(그림 5e)에 따르면 그림 5b에서 측정된 5개의 레이어는 1.452 nm이므로 평균 레이어 거리는 0.363 nm로 흑연의 면간 간격과 매우 일치합니다(JCPDS 카드 번호 75- 1621). SA-GO의 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴(그림 5d)은 흑연의 회절 고리에 가깝습니다[23]. JCPDS 카드 번호에 따르면 75-1621, 내부 회절 고리는 (002) 결정면에 귀속되어야 하고 외부 회절 고리는 (101) 평면에 할당되며, 이는 SA-GO의 그래핀 특성을 암시합니다.
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SA-GO의 TEM 분석(옥타데실아민과 황 도핑된 산화그래핀의 반응에 의해 제조됨, 산화그래핀의 산화시간은 24 h임). 쌓인 SA-GO 포함(a ), a로 표시된 사각형 영역의 고해상도 TEM 이미지 (b ), 분산된 SA-GO(c ), c에 표시된 정사각형 영역의 SAED 회절 패턴 (d ) 및 b에 표시된 위치의 결정 공간 분석 (e)
옥타데실아민과 황이 도핑된 산화그래핀(산화그래핀의 산화시간은 24 h)의 반응으로 제조된 SA-GO의 라만분석(그림 6)에 따르면 두 개의 피크는 1350을 중심으로 1584 cm −1 SA-GO의 D 및 G 밴드에 기인할 수 있으며 피크는 약 2690 cm −1 입니다. SA-GO[23, 24]의 2D 밴드에 할당됩니다. 약 2440 cm −1 의 라만 피크 이는 그래핀의 C [25] 또는 D + D″ [26] 밴드로 제안되며 논문의 라만 스펙트럼에서 볼 수 있습니다[27, 28]. 나D /IG GO의 값은 0.986으로 SA-GO보다 약간 낮습니다(ID /IG =1.05)이며, 변형 반응에서 그래핀 구조가 크게 변하지 않았음을 나타냅니다.
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SA-GO(옥타데실아민과 황 도핑된 산화그래핀의 반응에 의해 제조됨, 산화그래핀의 산화시간은 24 h) 및 GO(산화그래핀의 산화시간은 24 h)의 전형적인 라만 스펙트럼
928 항공 윤활유의 기유는 주로 ~ 30개의 탄소 원자를 가진 포화 알칸인 폴리-α-올레핀(PAO)입니다. 이 논문에서, 928 항공 윤활유와 PAO4(동점도는 ~ 4 mm 2 /s at 100 °C)을 기질로 사용한 다음, 분산 특성을 조사하기 위해 알킬화 황이 도핑된 산화 그래핀을 오일에 각각 첨가합니다. Fig. 7과 같이 SA-GO 오일 시료의 사진은 SA-GO의 양이 증가함에 따라 오일 시료의 색상이 점차 어두워지는 것을 보여주었다. SA-GO가 오일에 첨가되었기 때문에 가시광선의 흡수가 증가해야 합니다. 그러나 그래핀 옥사이드가 분산성을 향상시키기 위해 화학적으로 개질되었음에도 큐벳 바닥에 약간의 침전물이 있습니다. 그림 7b 및 d에서 보는 바와 같이 PAO4 오일 샘플의 색상에 비해 오일 샘플의 색상이 밝은 노란색인 것은 928 윤활유의 색상이 밝은 노란색이기 때문입니다. 분명히 SA-GO의 농도는 흡수 강도에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
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PAO4 기유(a ) 및 928 항공 윤활유(b ) 및 PAO4(c ) 및 928(d ) 오일 샘플은 각각 24 h 동안 정지되어 있습니다. PAO4에서 SA-GO의 정규화된 흡착(e ) 및 928(f ) 오일 샘플(a –d , UV-vis 분광광도계로 검사) SA-GO의 농도는 1, 2.5 및 5 × 10 −4 입니다. 1440 분 이내의 중량%
SA-GO 오일 샘플의 분산도를 정량적으로 분석하기 위해 UV-vis 분광 광도계를 적용하여 SA-GO 오일 샘플의 흡수를 테스트합니다. 결과는 그림 7 및 f에 나와 있습니다. 24 h(1440 min) 동안의 침전 후, SA-GO 오일 샘플의 정규화된 흡수가 감소합니다. 흥미롭게도 고농도 오일 샘플의 정규화 흡수 감소는 저농도 오일 샘플의 감소보다 상대적으로 느립니다. 이러한 현상은 상대적으로 높은 농도의 조건에서도 뚜렷한 응집이 나타나지 않는 SA-GO의 분산도가 상당히 개선되었음을 나타냅니다.
그림 7e와 f의 곡선의 감소 경향으로부터 SA-GO의 정규화된 흡착의 선형 꼬리 끝의 선형 적합 곡선의 기울기를 계산하는 방법은 분산성을 정량적으로 입증할 수 있었다. 표 3에 나타난 바와 같이 계산 결과 고농도 오일 샘플의 정규화 흡수 감소가 상대적으로 느리지 만 고농도 SA-GO 오일 샘플의 감소 경향이 저농도 SA-GO 오일 샘플보다 높음을 나타냅니다. 저농도 오일 샘플. 분산 분석은 SA-GO가 상대적으로 높은 농도에서도 화학적 변형 후 우수한 분산을 가짐을 시사합니다. 그러나 고농도 SA-GO 오일 샘플은 장기적으로 더 높은 감소 경향을 보입니다. SA-GO 오일 샘플의 마찰 특성은 윤활유 첨가제로 수행된 SA-GO의 윤활 향상 효과를 평가하기 위해 4구 시험기로 측정되었습니다. "방법" 섹션에서 언급했듯이 마모 흉터의 직경은 테스트가 완료된 후 측정되며 최대 비발작 하중(P 나 ) 값도 획득됩니다. 그림 8은 SA-GO를 윤활유 첨가제로 도포했을 때의 마모흔의 평균 직경을 나타낸 것이다.
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마모 흉터의 평균 직경은 SA-GO(황 도핑된 GO 및 부틸아민, 옥틸아민, 라우릴아민 및 옥타데실아민으로 제조됨, GO의 산화 시간은 24 h)가 PAO4(a ) 및 928(b ) 오일
첫째, SA-GO 928 오일 샘플의 평균 직경은 PAO4 기유의 SA-GO 분산보다 훨씬 작습니다. 이 현상은 슬라이딩 중 마모 체적을 효과적으로 감소시킬 수 있는 유기 인산염 내마모 첨가제가 포함된 928 윤활유의 특성일 수 있습니다[29]. 인산염 함유 내마모 첨가제는 강철 마찰 쌍과 반응하여 경계 윤활 체제에서 인산철, 인산철 및 기타 인산염 함유 화합물을 포함하는 마찰막을 생성할 수 있습니다.
둘째, 수정 경로는 SA-GO 오일 샘플의 내마모 거동에서 중요한 역할을 합니다[30, 31]. octylamine-modified SA-GO는 PAO4와 928 윤활유를 포함하는 오일 샘플 중에서 더 나은 윤활 특성을 보여줍니다. 그 결과는 Fig. 4에 나타난 TGA의 분석과 PAO4 또는 928 윤활유의 기유의 분자 구조와 일치한다. TGA에 따르면 SA-GO(옥틸아민으로 개질됨)의 중량 손실은 laurylamine 및 octadecylamine으로 개질된 SA-GO에 비해 약 절반에 불과하며, 이는 laurylamine 및 octadecylamine으로 개질된 황이 도핑된 그래핀의 양을 의미합니다. SA-GO는 옥틸아민으로 변형된 SA-GO와 비교하여 약 절반에 불과합니다. SA-GO의 첨가량이 1, 2.5, 5 × 10 −4 에 불과하기 때문에 wt%, 각각 laurylamine- 및 octadecylamine-modified SA-GO에서 황 도핑된 그래핀의 심각한 부족은 마모 방지 능력의 저하를 초래할 것입니다. 한편, 부틸아민으로 개질된 SA-GO는 TGA 분석에 따르면 옥틸아민으로 개질된 SA-GO와 황이 도핑된 그래핀 함량이 유사하다. 그러나 부틸아민으로 변성된 SA-GO의 분산도는 옥틸아민으로 변성된 SA-GO의 알킬화 탄소 사슬이 PAO4의 측쇄 또는 928 윤활의 기유에 상당히 가깝기 때문에 옥틸아민으로 변성된 SA-GO보다 본질적으로 낮습니다. 기름 [32].
셋째, 오일 샘플에서 SA-GO의 농도는 내마모 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 많은 연구에서 그래핀 및/또는 그 유도체의 농도가 너무 높으면 그래핀(또는 유도체)이 일반적으로 액체에서 응집되는 경향이 있음이 입증되었습니다. 윤활 응용 분야에서 응집된 그래핀은 효과적인 윤활 첨가제로 수행될 수 없으며 심지어 마찰 특성에 해롭습니다. 이 경우 SA-GO 농도는 5 × 10 −4 wt%는 마모 흉터 직경의 비정상적 증가로 인해 928 및 PAO4 오일 모두에서 윤활 적용을 하기에는 너무 높습니다. 따라서 1 및 2.5 × 10 -4 의 SA-GO(옥틸아민으로 수정됨) 농도 wt%는 928 윤활유(마모 흉터 직경 0.25 mm)와 PAO4 오일(마모 흉터 직경 0.53 mm)에서 각각 더 나은 윤활 효과가 있는 연구에서 확인되었습니다. 순수한 928 윤활유 및 PAO4 오일과 비교하여 마모 흉터 직경의 감소는 928 윤활유 및 PAO4 오일에서 각각 43.2% 및 17.2%입니다. 928 윤활유에서 SA-GO의 윤활 향상 효과는 PAO4 기유보다 훨씬 우수하여 928 윤활유에서 SA-GO의 우수한 시너지 윤활 효과를 나타냅니다.
최대 비발작 하중(P 나 ) PAO4(그림 9a) 및 928(그림 9b) 윤활유에서 SA-GO(황 도핑된 GO 및 옥틸아민으로 제조) 값은 4구 테스터로 측정했습니다. 그림 9a와 같이 P 나 SA-GO의 향상은 P에 대해 55.6%의 증가가 있는 상당히 상당합니다. 나 1 × 10 −4 농도에서의 값 P의 경우 중량% 및 72.2% 나 농도 5 × 10 −4 에서의 값 중량%. P의 결과 나 값은 SA-GO가 PAO4 기유 샘플에 추가되었기 때문에 오일 막 강도가 상당히 향상되었음을 시사합니다. 피 나 PAO4에서 황 도핑된 GO, 부틸아민(추가 파일 1:그림 S2a), 라우릴아민(추가 파일 1:그림 S2b) 및 옥타데실아민(추가 파일 1:그림 S2c)에 의해 제조된 SA-GO의 값은 SI에 표시됩니다. 이는 PAO4에서 SA-GO의 더 높은 농도가 최대 비발작 부하 값의 촉진에 도움이 될 것이라는 유사한 결과를 나타냅니다.
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아 , b SA-GO(황 도핑된 GO 및 옥틸아민으로 제조, GO의 산화 시간은 24시간임)가 PAO4(a ) 및 928(b ) 오일
피 나 928 윤활유(그림 9b)에서 SA-GO(황 도핑된 GO 및 옥틸아민으로 제조) 값도 2.5 × 10 −4 까지 SA-GO의 농도가 증가함에 따라 증가합니다. 중량%. 더욱이 SA-GO는 928 윤활유에 첨가되지만 P 나 SA-GO 오일 샘플의 값은 5 × 10 −4 의 농도에서 변하지 않았습니다. 중량%. 928 윤활유에서 황 도핑된 GO 및 부틸아민(추가 파일 1:그림 S3a), 라우릴아민(추가 파일 1:그림 S3b) 및 옥타데실아민(추가 파일 1:그림 S3c)에 의해 제조된 SA-GO와 비교하여, 부틸아민 개질된 SA-GO는 상대적으로 더 낮은 P 나 2.5 × 10 − 4 농도에서 값(82 kg) 중량%. 그러나 928 윤활유의 laurylamine- 및 octadecylamine-modified SA-GO는 유사한 P를 나타냅니다. 나 octylamine-modified SA-GO의 값(92 kg). 현상은 SA-GO의 첨가량이 2.5 × 10 −4 이어야 함을 시사한다. 응집 효과, 내마모성 및 P를 고려한 wt% 나 가치.
마찰 슬라이딩 후 마모 흉터의 SEM 및 EDS 분석은 SA-GO의 황이 반응성 윤활 거동에 중요한 역할을 하여 황 함유 화학 경계 윤활 필름을 형성할 수 있음을 나타냅니다. 도 10a(마모 흉터의 SEM 이미지) 및 b(도 10a의 EDS 스펙트럼, 점선으로 표시된 도 10a의 라인 스캐닝의 적분 결과)와 같이, 마모 흉터의 EDS 스펙트럼 마모 흉터에 존재하는 Fe, O, C, Cr, S의 5가지 요소를 묘사합니다.
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SEM 이미지(a ) 및 EDS 원소 분석(b , a에 표시된 라인 스캔의 통합 결과 SA-GO(황-도핑된 GO 및 옥틸아민에 의해 제조됨, GO의 산화 시간은 24시간이고 SA-GO의 농도는 0.025중량%임)가 다음과 같이 작용하는 동안 마모 흉터의 점선으로 표시됨) 928 윤활유의 윤활제 첨가제
마모 흉터의 황 함량은 0.46at%에 이르며 이는 윤활제로 적용된 순수 928의 마모 흉터보다 훨씬 높습니다(황 함량은 ~ 0%, 추가 파일 1:그림 S4). 따라서 마찰 필름의 더 높은 황 함량은 마모 흉터 분석, 분산 연구 및 TGA 분석의 평균 직경과 밀접한 관련이 있습니다. 기유의 측쇄와 유사한 탄소 사슬 길이의 이점.
SA-GO는 산화 그래핀의 황화 및 알킬화에 의해 제조됩니다. XPS 분석에 따르면 황화는 산화 그래핀의 황 도핑에 대한 황화(제품은 AS-GO)를 따르는 것보다 알킬화보다 훨씬 우수한 알킬화 경로(제품은 SA-GO)를 따릅니다. 내마모성 테스트에 따르면 황 도핑된 GO 및 옥틸아민으로 제조된 SA-GO는 1 × 10 −4 농도의 928 윤활유에서 가장 작은 마모 흉터 직경(0.25 mm)을 나타냅니다. 중량%, 첨가제는 상대적으로 높은 그래핀 중량%(57.4 wt%), 높은 황 함량(2.49 at%) 및 우수한 분산성을 갖기 때문에(옥틸아민은 PAO4 또는 928 윤활의 기유와 비교하여 유사한 탄소 사슬 길이를 갖습니다. 기름). 순수한 928 윤활유 및 PAO4 오일과 비교하여 마모 흉터 직경의 감소 백분율은 928 윤활유에서 43.2%, PAO4 오일에서 17.2%인 반면 옥틸아민으로 개질된 SA-GO는 2.5 × 10의 농도로 적용됩니다. −4 PAO4의 중량% 및 1 × 10 −4 928 오일에서 각각 wt%. 황 도핑된 산화 그래핀에 대한 마찰 연구는 SA-GO가 효율적인 내마모 첨가제임을 시사합니다.
<섹션 데이터-제목="방법">이 논문에서 황 도핑된 알킬화 그래핀 옥사이드는 P4에 의한 그래핀 옥사이드의 화학적 변형에 의해 제조됩니다. S10 및 4가지 알킬아민(옥타데실아민, 라우릴아민, 옥틸아민 및 부틸아민 포함). 중요하게, 서로 비교하여 황 도핑된 알킬화 그래핀 옥사이드를 얻기 위해 두 가지 다른 제조 경로가 적용됩니다. 산화 그래핀이 P4와 처음 반응하는 한 가지 경로 S10 그 다음 알킬아민은 생성물 SA-GO를 생성하고 산화그래핀이 먼저 알킬아민과 반응한 다음 P4와 반응하는 또 다른 경로 S10 제품을 AS-GO로 제공합니다.
그림 11에서 보는 바와 같이 SA-GO와 AS-GO의 연구는 화학성분과 윤활성능의 관계를 대조적으로 연구하기 위한 것이다. 상세한 실험 조건은 SA-GO의 준비 경로에 따라 다음과 같이 기술된다.
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SA-GO와 AS-GO의 대조 연구 경로
이 논문에서 황이 도핑된 산화 그래핀은 P4 S10 (chemical pure) 및 수정된 Hummers' 방법으로 제조된 산화 그래핀 [33]. 자세한 실험 조건은 다음과 같습니다.
세 가지 화학 물질, 3 g 흑연 분말(3500 메쉬, 순도> 99.9 wt%, 종이에 사용된 흑연은 XFNANO Ltd. Co.에서 시판), 1.5 g NaNO3 및 138 mL H2 SO4 , 를 3구 플라스크에 넣고 3분 동안 교반하였다. 얼음 수조로 옮겨진 후, 3 g KMnO4 (chemical pure)을 잘 혼합된 혼합물에 천천히 첨가하여 과열의 위험을 방지한 다음 혼합물을 환류하는 오일 배쓰에 넣고 각각 6, 12 및 24시간 동안 교반합니다.
상기 과정에서 100 mg로 준비된 산화 그래핀과 300 mg P4 S10 20 mL N에 초음파 분산 ,N - 3구 플라스크의 디메틸포름아미드(DMF). 그런 다음 혼합물을 N2에서 환류했습니다. 100 °C에서 24 시간 동안 대기. After that, the temperature was allowed to cool down at room temperature and washed by acetone, alcohol, and DI water while negative-pressure filtration was carried out at the same time.
The as-synthesized sulfur-doped graphene oxide (100 mg) was ultrasonically dispersed in 5 mL DMF and mixed with 20 mL SOCl2 (chemical pure) to react under a refluxing condition at 80 °C for 24 h. After being washed by tetrahydrofuran (THF) for removing SOCl2 , the product ultrasonically dispersed in 2 mL THF which was added with 1 mL alkylamine (octadecylamine, laurylamine, octylamine, and butylamine, respectively), and the system was heated at 80 °C and stirred for 24 h. The light-yellow product, sulfur-doped alkylated graphene oxide, was thoroughly washed and vacuum-dried for further applications.
Products in this paper were characterized by the attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR, PerkinElmer Spectra Two), scanning electron microscopy (SEM, Hitachi SU-8000, secondary electron modes, acceleration voltage is 10 kV), transmission electron microscopy (TEM, TECNAI-F20 with accelerating voltage of 300 kV, bright field), selected area electron diffraction (SAED), Raman (Senterra&Veate X70, with excitation argon ion laser at 514.5 nm) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, Escalab-250Xi; the curve fitting was done by using the Thermo Avantage v4.87 software based on Powell’s iteration method and 100 maximum iterations.), UV-vis spectrophotometer (Thermal Fisher, Genesys180), and TGA measurements were carried out on a TGA 8000 (PerkinElmer) analyzer from 50 to 550 °C under N2 with a heating rate of 10 °C/min.
The 928 aviation lubrication oil (commercially available in Henan Hangcai Science and Technology Co. Ltd.) and poly-α-olefin base oil (PAO, purchased from Shanghai Foxsyn Chemical Science and Technology Co. Ltd.) are applied as lubricants in tribological experiments. All of the sulfur-doped alkylated graphene oil samples were sonicated for 5 min before tribological tests. All of the tribological experiments were performed by a lever-type four-ball tester (Jinan Shijin Group Co. Ltd., MRS-10G and MRS-10P). The rotation speed of MRS-10G is 1450 r/min, the load is 392 N, and the testing time is 30 min; the rotation speed of MRS-10P is 1760 r/min and the testing time is 10 s. Steel balls used in the paper are uniform 12.7-mm GCr15 chrome steel ball which Rockwell hardness is 59-61HRC. The diameter of wear scar was measured by an optical microscope (resolution is ± 0.01 mm). All of the chemicals used in this paper are analytically pure except for the base oils, fully formulated lubricant oils, and the chemicals specifically stated.
The TG, TEM, and SEM data are available in the Analysis and Measurement Center of China University of Mining and Technology for inspection. The XPS, Raman, and line scanning EDX is available in the Analysis and Testing Center of Tianjin University of Technology for further inspection. Other data are acquired in Air Force Logistics College for inspection.
Sulfur-doped graphene oxide prepared by alkylation and then followed by sulfuration of graphene oxide
Attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy
Boron nitride
아니 ,N -dimethylformamide
Energy dispersive X-ray spectroscopy
산화 그래핀
The alkylated graphene oxide prepared by laurylamine and the sulfur-doped graphene oxide (the oxidation time of the graphene oxide is 24 h)
The alkylated graphene oxide prepared by octadecylamine and the sulfur-doped graphene oxide (the oxidation time of the graphene oxide is 24 h)
The alkylated graphene oxide prepared by butylamine and the sulfur-doped graphene oxide (the oxidation time of the graphene oxide is 24 h)
The alkylated graphene oxide prepared by octylamine and the sulfur-doped graphene oxide (the oxidation time of the graphene oxide is 24 h)
International Lubricant Standardization and Approval Committee
분말 회절 표준에 관한 공동 위원회
The poly-α-olefin base oil at 100 °C kinematic viscosity is ~ 4 mm 2 /s
선택된 영역 전자 회절
Sulfur-doped graphene oxide prepared by sulfuration and then followed alkylation of graphene oxide
주사전자현미경
Silicon carbide
투과전자현미경
열중량 분석
Tetrahydrofuran
자외선-가시광선 분광법
X선 광전자 분광법
나노물질
초록 Nanobiosensors는 화학적 및 생물학적 작용제를 감지하고 그 결과를 생물학적 활성 분자와 이화학적 검출기에 의해 신호 변환기 표면에 고정된 인식 요소 사이의 의미 있는 데이터로 변환하는 편리하고 실용적이며 민감한 분석기입니다. 빠르고 정확하며 신뢰할 수 있는 작동 특성으로 인해 나노바이오센서는 임상 및 비임상 응용, 병상 시험, 의료 섬유 산업, 환경 모니터링, 식품 안전 등에 널리 사용됩니다. 이러한 중요한 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다. 따라서 바이오센서 인터페이스의 설계는 나노바이오센서의 성능을 결정하는데
초록 최근에, 암 약물을 위한 나노캐리어 시스템, 특히 GO 기반 약물 전달 시스템은 암 환자에게 혜택이 되고 있습니다. 이 연구에서 우리는 생체 적합성을 향상시키기 위해 GO 표면을 기능화하기 위해 타우를 선택합니다. 첫째, 변형된 Hummer의 방법과 초음파 스트리핑 방법으로 나노크기의 GO를 합성하였다. 타우린으로 변형된 산화 그래핀 담체(Tau-GO)는 제타 전위가 − .8 mV이고 입자 크기가 242 nm인 물에 대한 분산성과 안정성이 좋은 Tau-GO를 얻기 위해 화학적 방법으로 합성되었습니다. 캡슐화 효율 평가 기준에
