CN111302334B - 一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法 - Google Patents

一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111302334B
CN111302334B CN202010118467.1A CN202010118467A CN111302334B CN 111302334 B CN111302334 B CN 111302334B CN 202010118467 A CN202010118467 A CN 202010118467A CN 111302334 B CN111302334 B CN 111302334B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
graphene
engine oil
temperature
graphene oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010118467.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111302334A (zh
Inventor
滕莹雪
刘宏宇
教镇博
王祺
李娜
郭菁
杜海宁
赵铭洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning Keyuan Environmental Protection Equipment Co.,Ltd.
Original Assignee
University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Liaoning USTL filed Critical University of Science and Technology Liaoning USTL
Priority to CN202010118467.1A priority Critical patent/CN111302334B/zh
Publication of CN111302334A publication Critical patent/CN111302334A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111302334B publication Critical patent/CN111302334B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/198—Graphene oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C01B32/19—Preparation by exfoliation
    • C01B32/192—Preparation by exfoliation starting from graphitic oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/194—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M125/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an inorganic material
    • C10M125/02—Carbon; Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00—Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • C10M169/04—Mixtures of base-materials and additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2201/04—Elements
    • C10M2201/041—Carbon; Graphite; Carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2203/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds and hydrocarbon fractions as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2203/10—Petroleum or coal fractions, e.g. tars, solvents, bitumen
    • C10M2203/1006—Petroleum or coal fractions, e.g. tars, solvents, bitumen used as base material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

本发明涉及一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，制备氧化石墨烯乙醇溶液，将高氯酸、石墨粉加入到装有浓硫酸的容器中，并在水浴锅保持恒温，再冷却至室温；缓慢加入浓硫酸、硝酸钠，保证石墨本身的层状结构不被破坏；水浴锅温度设置在30～40℃；将烧杯置于磁力搅拌机中，向烧杯中加入去离子水，并升温搅拌；制备石墨烯机油节能改进剂，还原剂水合肼加入到无水乙醇、基础油、氧化石墨烯乙醇溶液混合液中，干燥。优点是：采用原位还原的方法将氧化石墨烯在发动机机油中还原得到分散均匀的石墨烯发动机机油改进剂。省略了氧化石墨烯的还原、冷冻干燥及研磨成粉等复杂工序。

Description

一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法
技术领域
本发明属于石墨烯发动机机油领域，尤其涉及一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法。
背景技术
众所周知，汽车发动机在使用过程中是无法避免产生磨损的，对于老旧车辆更是如此，随着磨损加重，它会很大程度的影响到发动机的正常运转。而石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，其超强的物理特性以及稳定的化学性质也使它在发动机润滑领域发挥不一样的作用。
石墨烯的制备方法目前主要有：1.机械剥离法：这种方法得到的石墨烯片尺度可以达到100μm左右。该方法制备优点是工艺简单，成本较低，得到的产物保持着较完美的晶体结构，缺陷较少。最大缺点是制备周期长，且产生石墨烯的效率较低，不适合大规模的工业生产。2.外延生长法：此方法制得的石墨烯可以通过改变温度来控制石墨烯片层厚度，得到的石墨烯片具有较高的电子迁移率，因此具有很好的应用前景。但这种方法生产的石墨烯片受SiC衬底的影响比较大，往往石墨烯片厚度不均匀，同时产物与基质之间的相互作用会影响石墨烯的特性。3.化学气相沉积法：所需的设备十分昂贵，并且反应条件要求相对较高，制约了这种方法在实际生产上的大规模应用。4.切割碳纳米管法：这种方法对实验仪器及实验操作难度有较大要求，不能满足一般实验室科研的需要。5.还原氧化石墨法：氧化石墨的导电性很差。氧化石墨烯在还原过程并不一定能够完全还原，导致其一些物理、化学等性能损失、尤其是导电性，但是这种方法简便易行且成本低廉，可以实现大规模制备石墨烯。
由于纳米粒子加入到润滑油中能改善润滑油的摩擦特性，且纳米粒子加入到润滑油中的用量很少，具有环境友好性，因而将纳米粒子加入到汽油机油中的研究已不在少数。特别是石墨烯，具有耐高温、抗腐蚀及自润滑等优异特性，成为研究的热点。
申请号201710732369.5，公开了一种石墨烯汽车机油，将石墨烯与一定百分含量的基础油、合成酯、降凝剂、胶、复合机混合，得到一定比例的混合物，具有很强的极压抗磨能力和导热性，能大幅提升发动机动力，使得换油周期达到公里以上，同时可以节约燃油效果。
石墨烯应用领域广泛，市场容量巨大，尽管如此，石墨烯的润滑机理尚不完全清楚，特别是在石墨烯作为机油添加剂，在机油中的分散度方面尚无决定性的突破，这制约了石墨烯在发动机润滑领域的开发和市场开拓。因此，本技术基于以上技术瓶颈，开发了一种更为优异的石墨烯发动机机油改进剂，使其得到更好的应用。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，工艺简单，提高石墨烯在机油中的分散性，采用原位还原的方法将氧化石墨烯在发动机机油中还原，制成尺寸细小，分散均匀的石墨烯发动机机油改进剂。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，包括以下步骤：
1)制备氧化石墨烯乙醇溶液
预氧化阶段：将高氯酸、石墨粉加入到装有浓硫酸的容器中，将带有混合溶液的容器在水浴锅内保持60～90℃恒温，1h以上，之后自然冷却至室温；
低温反应阶段：向水浴锅内注入冰水，保持0℃，向预氧化后的溶液中缓慢加入浓硫酸、硝酸钠，溶液温度控制在30℃以下，保证石墨本身的层状结构不被破坏；现象：加入高锰酸钾后，溶液变为浅绿色并且逐渐呈粘稠状；
中温反应阶段：反应结束后，水浴锅温度设置在30～40℃，保温1.5～2.5h；实验现象：溶液变成墨绿色并且非常粘稠；
高温反应阶段：将烧杯置于磁力搅拌机中，向烧杯中少量多次地加入去离子水，并迅速升温96～99℃，磁力搅拌机转速设置为100～200r/min，搅拌12～17min；实验现象：加入去离子水之后会剧烈放热并且溶液变成紫红色，溶液逐渐变烯；
高温反应结束之后，冷却至室温，加入大量去离子水，不断搅拌并观察溶液，同时，配制3％的双氧水加入溶液中，直至不再继续产生气泡，反应终止，加入双氧水使石墨烯进一步氧化分层；
将浓盐酸和去离子水按照体积比1:(10～20)的比例混合，用其将所得溶液在离心机中洗涤2～3遍，之后改用无水乙醇继续洗涤，并在PH计下不断地检测，直至溶液呈中性，得到氧化石墨烯乙醇溶液；
2)制备石墨烯机油节能改进剂
将无水乙醇与基础油按照体积比1:(1～5)的比例混合，再倒入上述操作所得的氧化石墨烯乙醇溶液中进行稀释，放置在超声搅拌箱中，使之均匀分散；
打开磁力搅拌机，将溶液置于其中，用磁力搅拌机搅拌混合均匀，得到混合液；
将适量的还原剂水合肼加入到混合液中进行反应，此过程中还原剂缓慢加入，并不断搅拌，以保证还原剂尽可能的将氧化石墨烯还原，反应结束后得到乙醇石墨烯机油；
将制备的乙醇石墨烯机油放入鼓风干燥箱中，温度为60～90℃，设定干燥时间为48h以上，除去乙醇石墨烯机油中的乙醇，得到最终的原位还原石墨烯机油节能改进剂。
步骤1)中，在预氧化阶段：浓硫酸、高氯酸、石墨粉的质量比为10:(0.5～1):(2～8)，操作顺序是：先向反应容器内加入浓硫酸，再加入高氯酸，搅拌均匀，最后加入石墨粉搅拌2～3min；低温反应阶段：高锰酸钾、浓硫酸、硝酸钠的加入量与预氧化溶液的质量比为(5～10):(40～50):(0.5～2):10；高温反应阶段：去离子水的加入量与低温反应后的溶液体积比为2:1；高温反应结束后，容器中加入去离子水的体积是高温反应后溶液体积的2～3倍；氧化石墨烯乙醇溶液的制备阶段：用无水乙醇来调节氧化石墨烯乙醇的总体积，确保每1g石墨粉得到20mL氧化石墨烯乙醇溶液。
步骤2)中，氧化石墨烯乙醇溶液加入量与无水乙醇和基础油的混合液的体积比为1:(1～2)；还原剂水合肼的加入量与氧化石墨烯乙醇溶液的体积比为(0.02～0.2):1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明首次采用原位还原的方法将氧化石墨烯在发动机机油中还原，制成尺寸细小，分散均匀的石墨烯发动机机油改进剂，具体优点是：
1、首次提出采用原位还原的方法，利用机油本身的还原性对氧化石墨烯进行还原，不仅提高了石墨烯在机油中的分散性，还省略了氧化石墨烯的还原、冷冻干燥及研磨成粉等复杂工序，为生产节约了成本；
2、在氧化石墨烯水溶液的制备方面，改进了目前常用的Hummer法，在预氧化过程中添加了新型的氧化剂，摒弃了传统的磷酸和硝酸钠，而是采用高氯酸进行预氧化，大大缩短了预氧化的时间。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施例一
原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，包括以下步骤：
1)Hummer法制备氧化石墨烯乙醇溶液
a、预氧化阶段：取15mL浓硫酸H2SO4加入的烧杯中，称取0.8mL浓度为0.1％的高氯酸(KClO4)以及4g的石墨粉加入量好的浓硫酸中；向水浴锅内注入热水，接通电源，旋转温度调节旋钮至80℃，恒温后将烧杯放入水浴中开始恒温，时间设置为1h，之后自然冷却至室温；
b、低温反应阶段：在预氧化后的溶液中加入10g的KMnO4，向水浴锅内注入冰水，接通电源，旋转温度调节旋钮至0℃，加入85mL的浓硫酸，再加入2g硝酸钠。整个过程中一定要注意控制加入的速度缓慢且均匀，使其不至于破坏石墨本身的层状结构，同时防止放热过快导致炸裂烧杯，并注意保持溶液的温度；实验现象：加入高锰酸钾后，溶液变为浅绿色并且逐渐呈粘稠状。
c、中温反应阶段：反应结束后，水浴锅温度设置至32℃，保温1.5h；实验现象：溶液变成墨绿色并且非常粘稠；
d、高温反应阶段：打开磁力搅拌机，将烧杯置于其中，向烧杯中少量多次地加入去离子水(H2O)共225mL，并迅速升温96℃，磁力搅拌机转速设置为100r/min，搅拌12min；实验现象：加入去离子水之后会剧烈放热并且溶液变成紫红色，溶液逐渐变烯。
e、高温反应结束之后，冷却至室温，加入0.5L去离子水，不断搅拌并观察溶液，同时，配制3％的双氧水(H2O2)加入溶液中，直至不再继续产生气泡，反应终止。加入双氧水的目的是将石墨烯进一步氧化分层。
检测所得溶液：采用X射线衍射(XRD)检测氧化石墨烯衍射峰的存在，采用红外光谱扫描检测含氧官能团的存在，保证鳞片石墨已经被氧化为氧化石墨烯。
f、将浓盐酸(HCl)和去离子水按照体积比1:10的比例混合，用其将所得溶液在离心机中洗涤2-3遍，之后改用无水乙醇继续洗涤，并在PH计下不断地检测，直至溶液呈中性。
2)制备石墨烯机油节能改进剂
a、将无水乙醇与基础油按照体积比1:1的比例混合，在倒入上述操作所得的溶液中进行稀释，放置在超声搅拌箱中，使之均匀分散，拿出烧杯后，观察石墨烯在乙醇中是否分散均匀。
b、打开磁力搅拌机，将溶液置于其中，用磁力搅拌机搅拌一段时间，得到混合液，观察石墨烯乙醇溶液与基础油是否混合均匀；
c、将2mL还原剂水合肼(N2H4·H2O)加入到所述的混合液中进行反应，此过程中注意还原剂要缓慢加入，并不断搅拌，以保证还原剂尽可能的将氧化石墨烯还原，反应结束后就得到了乙醇石墨烯机油；
d、检查鼓风干燥箱的电气性能，将制备的乙醇石墨烯机油放入鼓风干燥箱中，设定温度为80℃，设定干燥时间为48h，除去乙醇石墨烯机油中的乙醇，得到最终的原位还原石墨烯机油节能改进剂。
将最终获得的石墨烯机油节能改进剂进行检测，采用X射线衍射(XRD)检测石墨烯衍射峰的存在；采用扫描电镜(SEM)检测还原石墨烯片层是否飘逸而均匀。最终得到复合要求的原位还原石墨烯机油节能改进剂。
实施例二
原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，包括以下步骤：
1)Hummer法制备氧化石墨烯乙醇溶液
a、预氧化阶段：取25mL浓硫酸加入的烧杯中，称取1.6mL浓度为0.1％的高氯酸(KClO4)以及6g的石墨粉加入量好的浓硫酸中；向水浴锅内注入热水，接通电源，旋转温度调节旋钮至80℃，恒温后将烧杯放入水浴中开始恒温，时间设置为1h，之后自然冷却至室温；
b、低温反应阶段：在预氧化后的溶液中加入15g的KMnO4，向水浴锅内注入冰水，接通电源，旋转温度调节旋钮至0℃，加入95mL的浓硫酸，再加入2g硝酸钠。整个过程中一定要注意控制加入的速度缓慢且均匀，使其不至于破坏石墨本身的层状结构，同时防止放热过快导致炸裂烧杯，并注意保持溶液的温度；实验现象：加入高锰酸钾后，溶液变为浅绿色并且逐渐呈粘稠状。
c、中温反应阶段：反应结束后，水浴锅温度设置至36℃，保温2.5h；实验现象：溶液变成墨绿色并且非常粘稠；
d、高温反应阶段：打开磁力搅拌机，将烧杯置于其中，向烧杯中少量多次地加入去离子水(H2O)235mL，并迅速升温99℃，磁力搅拌机转速设置为100r/min，搅拌17min；实验现象：加入去离子水之后会剧烈放热并且溶液变成紫红色，溶液逐渐变烯。
e、高温反应结束之后，冷却至室温，加入大量去离子水(0.9L)，不断搅拌并观察溶液，同时，配制3％的双氧水(H2O2)加入溶液中，直至不再继续产生气泡，反应终止。加入双氧水的目的是将石墨烯进一步氧化分层。
检测所得溶液：采用X射线衍射(XRD)检测氧化石墨烯衍射峰的存在，采用红外光谱扫描检测含氧官能团的存在，保证鳞片石墨已经被氧化为氧化石墨烯。
f、将浓盐酸(HCl)和去离子水按照体积比1:10的比例混合，用其将所得溶液在离心机中洗涤2-3遍，之后改用无水乙醇继续洗涤，并在PH计下不断地检测，直至溶液呈中性。
2)制备石墨烯机油节能改进剂
a、将无水乙醇与基础油按照体积比1:1的比例混合，在倒入上述操作所得的溶液中进行稀释，放置在超声搅拌箱中，使之均匀分散，拿出烧杯后，观察石墨烯在乙醇中是否分散均匀。
b、打开磁力搅拌机，将溶液置于其中，用磁力搅拌机搅拌一段时间，得到混合液，观察石墨烯乙醇溶液与基础油是否混合均匀；
c、将3mL还原剂水合肼(N2H4·H2O)加入到所述的混合液中进行反应，此过程中注意还原剂要缓慢加入，并不断搅拌，以保证还原剂尽可能的将氧化石墨烯还原，反应结束后就得到了乙醇石墨烯机油；
d、检查鼓风干燥箱的电气性能，将制备的乙醇石墨烯机油放入鼓风干燥箱中，设定温度为80℃，设定干燥时间为48h，除去乙醇石墨烯机油中的乙醇，得到最终的原位还原石墨烯机油节能改进剂。
将最终获得的石墨烯机油节能改进剂进行检测，采用X射线衍射(XRD)检测石墨烯衍射峰的存在；采用扫描电镜(SEM)检测还原石墨烯片层是否飘逸而均匀。最终得到复合要求的原位还原石墨烯机油节能改进剂。
实施例三
原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，包括以下步骤：
1)Hummer法制备氧化石墨烯乙醇溶液
a、预氧化阶段：取20mL浓硫酸加入的烧杯中，称取1.2mL浓度为0.1％的高氯酸(KClO4)以及5g的石墨粉加入量好的浓硫酸中；向水浴锅内注入热水，接通电源，旋转温度调节旋钮至80℃，恒温后将烧杯放入水浴中开始恒温，时间设置为1h，之后自然冷却至室温；
b、低温反应阶段：在预氧化后的溶液中加入12g的KMnO4，向水浴锅内注入冰水，接通电源，旋转温度调节旋钮至0℃，加入90mL的浓硫酸，再加入2g硝酸钠。整个过程中一定要注意控制加入的速度缓慢且均匀，使其不至于破坏石墨本身的层状结构，同时防止放热过快导致炸裂烧杯，并注意保持溶液的温度；实验现象：加入高锰酸钾后，溶液变为浅绿色并且逐渐呈粘稠状。
c、中温反应阶段：反应结束后，水浴锅温度设置至35℃，保温2h；实验现象：溶液变成墨绿色并且非常粘稠；
d、高温反应阶段：打开磁力搅拌机，将烧杯置于其中，向烧杯中少量多次地加入去离子水(H2O)230mL，并迅速升温97℃，磁力搅拌机转速设置为100r/min，搅拌15min；实验现象：加入去离子水之后会剧烈放热并且溶液变成紫红色，溶液逐渐变烯。
e、高温反应结束之后，冷却至室温，加入去离子水0.6L，不断搅拌并观察溶液，同时，配制3％的双氧水(H2O2)加入溶液中，直至不再继续产生气泡，反应终止。加入双氧水的目的是将石墨烯进一步氧化分层。
检测所得溶液：采用X射线衍射(XRD)检测氧化石墨烯衍射峰的存在，采用红外光谱扫描检测含氧官能团的存在，保证鳞片石墨已经被氧化为氧化石墨烯。
f、将浓盐酸(HCl)和去离子水按照体积比1:10的比例混合，用其将所得溶液在离心机中洗涤2遍，之后改用无水乙醇继续洗涤，并在PH计下不断地检测，直至溶液呈中性。
2)制备石墨烯机油节能改进剂
a、将无水乙醇与基础油按照体积比1:1的比例混合，在倒入上述操作所得的溶液中进行稀释，放置在超声搅拌箱中，使之均匀分散，拿出烧杯后，观察石墨烯在乙醇中是否分散均匀。
b、打开磁力搅拌机，将溶液置于其中，用磁力搅拌机搅拌一段时间，得到混合液，观察石墨烯乙醇溶液与基础油是否混合均匀；
c、将3mL还原剂水合肼(N2H4·H2O)加入到所述的混合液中进行反应，此过程中注意还原剂要缓慢加入，并不断搅拌，以保证还原剂尽可能的将氧化石墨烯还原，反应结束后就得到了乙醇石墨烯机油；
d、检查鼓风干燥箱的电气性能，将制备的乙醇石墨烯机油放入鼓风干燥箱中，设定温度为80℃，设定干燥时间为48h，除去乙醇石墨烯机油中的乙醇，得到最终的原位还原石墨烯机油节能改进剂。
将最终获得的石墨烯机油节能改进剂进行检测，采用X射线衍射(XRD)检测石墨烯衍射峰的存在；采用扫描电镜(SEM)检测还原石墨烯片层是否飘逸而均匀。最终得到复合要求的原位还原石墨烯机油节能改进剂。
本发明的发动机机油节能改进剂添加了石墨烯，在磨损修复方面，石墨烯不但坚固耐磨，还极其微小，它可以随着发动机运转填充到金属的各个受损部位，起到很好的润滑加支撑作用，且这个修复过程为纯物理过程，区别于市面上的其它添加剂，不会对发动机造成任何损害。除了磨损修复，本发明的改进剂中石墨烯在发动机清洁方面有着非同一般的效果，具体体现在清洁油路和清除积碳两方面。在清除积碳方面(此处特指燃烧室积碳)，石墨烯超大的比表面积使其具有非常强的比表活性，它随着活塞运动有一部分会进入到燃烧室参与燃烧，石墨烯附着到积碳上后会使原本在温度较低的情况下不能燃烧的积碳燃烧掉，市面上的同类型产品没有其它产品可以在润滑的同时做到这一点。为了提高石墨烯在机油中的分散性，省略复杂工序并尽可能的节约成本，利用了机油本身的还原性对氧化石墨烯进行还原。

Claims (3)

1.一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备氧化石墨烯乙醇溶液
预氧化阶段：将高氯酸、石墨粉加入到装有浓硫酸的容器中，将带有混合溶液的容器在水浴锅内保持60～90℃恒温，1h以上，之后自然冷却至室温；
低温反应阶段：向水浴锅内注入冰水，保持0℃，向预氧化后的溶液中缓慢加入浓硫酸、硝酸钠，溶液温度控制在30℃以下，保证石墨本身的层状结构不被破坏；现象：加入高锰酸钾后，溶液变为浅绿色并且逐渐呈粘稠状；
中温反应阶段：反应结束后，水浴锅温度设置在30～40℃，保温1.5～2.5h；实验现象：溶液变成墨绿色并且非常粘稠；
高温反应阶段：将烧杯至于磁力搅拌机中，向烧杯中少量多次地加入去离子水，并迅速升温96～99℃，磁力搅拌机转速设置为100～200r/min，搅拌12～17min；实验现象：加入去离子水之后会剧烈放热并且溶液变成紫红色，溶液逐渐变烯；
高温反应结束之后，冷却至室温，加入大量去离子水，不断搅拌并观察溶液，同时，配制3％的双氧水加入溶液中，直至不再继续产生气泡，反应终止，加入双氧水使石墨烯进一步氧化分层；
将浓盐酸和去离子水按照体积比1:(10～20)的比例混合，用其将所得溶液在离心机中洗涤2～3遍，之后改用无水乙醇继续洗涤，并在p H计下不断地检测，直至溶液呈中性，得到氧化石墨烯乙醇溶液；
2)制备石墨烯机油节能改进剂
将无水乙醇与基础油按照体积比1:(1～5)的比例混合，再倒入上述操作所得的氧化石墨烯乙醇溶液中进行稀释，放置在超声搅拌箱中，使之均匀分散；
打开磁力搅拌机，将溶液置于其中，用磁力搅拌机搅拌混合均匀，得到混合液；
将适量的还原剂水合肼加入到混合液中进行反应，此过程中还原剂缓慢加入，并不断搅拌，以保证还原剂尽可能的将氧化石墨烯还原，反应结束后得到乙醇石墨烯机油；
将制备的乙醇石墨烯机油放入鼓风干燥箱中，温度为60～90℃，设定干燥时间为48h以上，除去乙醇石墨烯机油中的乙醇，得到最终的原位还原石墨烯机油节能改进剂。
2.根据权利要求1所述的一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，在预氧化阶段：浓硫酸、高氯酸、石墨粉的质量比为10:(0.5～1):(2～8)，操作顺序是：先向反应容器内加入浓硫酸，再加入高氯酸，搅拌均匀，最后加入石墨粉搅拌2～3min；低温反应阶段：高锰酸钾、浓硫酸、硝酸钠的加入量与预氧化溶液的质量比为(5～10):(40～50):(0.5～2):10；高温反应阶段：去离子水的加入量与低温反应后的溶液体积比为2:1；高温反应结束后，容器中加入去离子水的体积是高温反应后溶液体积的2～3倍；氧化石墨烯乙醇溶液的制备阶段：用无水乙醇来调节氧化石墨烯乙醇的总体积，确保每1g石墨粉得到20mL氧化石墨烯乙醇溶液。
3.根据权利要求1所述的一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，氧化石墨烯乙醇溶液加入量与无水乙醇和基础油的混合液的体积比为1:(1～2)；还原剂水合肼的加入量与氧化石墨烯乙醇溶液的体积比为(0.02～0.2):1。
CN202010118467.1A 2020-02-26 2020-02-26 一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法 Active CN111302334B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010118467.1A CN111302334B (zh) 2020-02-26 2020-02-26 一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010118467.1A CN111302334B (zh) 2020-02-26 2020-02-26 一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111302334A CN111302334A (zh) 2020-06-19
CN111302334B true CN111302334B (zh) 2022-04-29

Family

ID=71154647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010118467.1A Active CN111302334B (zh) 2020-02-26 2020-02-26 一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111302334B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114873586A (zh) * 2022-04-26 2022-08-09 油湃能源环保科技(天津)有限公司 一种石墨烯材料分散液的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830458A (zh) * 2010-05-06 2010-09-15 西安交通大学 一种高纯度、高浓度石墨烯悬浮液的制备方法
CN105316077A (zh) * 2015-11-16 2016-02-10 青岛领军节能与新材料研究院 一种石墨烯/氮化碳量子点复合纳米材料及润滑油摩擦改善剂
CN106698399A (zh) * 2016-12-16 2017-05-24 北京鼎臣超导科技有限公司 一种石墨烯及其制备方法
CN107460030A (zh) * 2017-08-24 2017-12-12 东莞市垠星科技发展有限公司 石墨烯汽车机油
WO2019098462A1 (ko) * 2017-11-16 2019-05-23 계명대학교 산학협력단 기능화된 산화그래핀을 이용한 유성 윤활제 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016038692A1 (ja) * 2014-09-09 2016-03-17 グラフェンプラットフォーム株式会社 グラフェン前駆体として用いられる黒鉛系炭素素材、これを含有するグラフェン分散液及びグラフェン複合体並びにこれを製造する方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830458A (zh) * 2010-05-06 2010-09-15 西安交通大学 一种高纯度、高浓度石墨烯悬浮液的制备方法
CN105316077A (zh) * 2015-11-16 2016-02-10 青岛领军节能与新材料研究院 一种石墨烯/氮化碳量子点复合纳米材料及润滑油摩擦改善剂
CN106698399A (zh) * 2016-12-16 2017-05-24 北京鼎臣超导科技有限公司 一种石墨烯及其制备方法
CN107460030A (zh) * 2017-08-24 2017-12-12 东莞市垠星科技发展有限公司 石墨烯汽车机油
WO2019098462A1 (ko) * 2017-11-16 2019-05-23 계명대학교 산학협력단 기능화된 산화그래핀을 이용한 유성 윤활제 제조방법

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
可溶性石墨烯的制备及其润滑性能研究;王万平等;《炭素技术》;20151228(第06期);17-20 *
氧化-还原法制备石墨烯;迟彩霞等;《化学世界》;20160425(第04期);251-256 *
石墨烯润滑添加剂的应用研究;程嘉兴等;《合成润滑材料》;20150920(第03期);19-22 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111302334A (zh) 2020-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109321211B (zh) 一种石墨化分级多孔碳复合相变储能材料及其制备方法
CN102503546B (zh) 热压烧结金刚石工具用石墨模具抗氧化浸渍剂及其配制方法和处理方法
CN106784654A (zh) 一种石墨烯包覆钴酸锂材料的制备方法
CN108997979B (zh) 一种复合石蜡相变材料及其制备方法
CN101029349A (zh) 热处理淬火油复合添加剂及其制备方法
CN111394067B (zh) 一种金属氟化物高温相变储能微胶囊及其制备方法与应用
CN104362001A (zh) 二氧化锰/石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其作为超级电容器电极材料的应用
CN111302334B (zh) 一种原位还原石墨烯发动机机油节能改进剂的制备方法
CN111440651A (zh) 黑磷烯/氧化石墨烯复合水基润滑添加剂的制备方法
CN104528685A (zh) 一种掺硫碳材料及其制备方法
CN106350167A (zh) 含石墨稀的植物润滑油及其制备方法
CN110655056A (zh) 一种多孔纳米硅碳复合材料的制备方法
CN116864693B (zh) 一种乳化沥青包覆的石墨负极材料及制备方法
CN111863462A (zh) 超级电容器用四氧化三铁/氮掺杂空心碳球复合材料及其制备方法
CN111471506A (zh) 一种石墨烯基润滑脂及其制备方法
CN114291806B (zh) 一种低阶煤基多孔碳石墨化度的多尺度调控方法
CN114335474A (zh) 一种锂电池高镍正极无机化合物包覆方法
CN114247442A (zh) 一种氟掺杂石墨烯负载CuO复合材料及其制备方法和应用
CN109385154B (zh) 一种新型绿色环保电化学保护膜层及其制备工艺
CN109573964B (zh) 一种氧化石墨烯作为模板制备纳米六方氮化硼颗粒的方法
CN112837942B (zh) 一种复合电极材料的制备方法
CN112139512A (zh) 一种铜基复合材料前驱体粉末的制备方法
CN114276850B (zh) 一种氟掺杂石墨烯负载Pb复合材料及其制备方法和应用
CN104558984A (zh) 有机膨润土改性聚四氟乙烯油封材料
CN104558983A (zh) 有机膨润土改性聚四氟乙烯油封材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240430

Address after: 114200 Dongshuang Village, Dongsi Jinxin Steel Rolling Plant, Haicheng City, Anshan City, Liaoning Province

Patentee after: Liaoning Keyuan Environmental Protection Equipment Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 114051, No. 185, Qianshan Road, hi tech Zone, Liaoning, Anshan

Patentee before: University of Science and Technology Liaoning

Country or region before: China