CN114735685A - 一种氟化石墨烯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氟化石墨烯的制备方法，涉及纳米材料技术领域；包括：提供氟化石墨和有机溶剂；所述有机溶剂为沸点不低于150℃的有机溶剂；使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应，分液，得到上层清液；利用超声使所述上层清液中所述氟化石墨剥离，得到反应液；在不同的转速下分次离心所述反应液，分别得到薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱氟化石墨烯和片状氟化石墨烯；其中，所述薄纱状氟化石墨烯的二维尺寸高于5μm；所述表面褶皱氟化石墨烯的二维尺寸为1μm～5μm；所述片状氟化石墨烯的二维尺寸低于1μm。本申请改善了现有技术中制备得到的氟化石墨烯形貌不可控的问题。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料的技术领域，尤其是涉及一种氟化石墨烯的制备方法。
背景技术
氟化石墨烯(FG)一般可看作单层或者少数几层的氟化石墨，是一种新的纳米二维材料。
由于氟化石墨烯既保持了石墨烯的二维结构，其化学组成又类似于聚四氟乙烯，故氟化石墨烯具有与二维石墨烯和聚四氟乙烯相似的性质。正如聚四氟乙烯，氟化石墨烯的绝缘性能、疏水性、化学稳定性和耐溶剂性等尤为突出，并且具有一定的耐高温性，在温度高于260℃时才开始缓慢分解。除此之外，氟化石墨烯由于其表面存在的C-F键，难以与其他物质反应，因此有着较好的性能稳定性和抗老化性，在电绝缘材料中优势极为突出。因此，氟化石墨烯在正极材料、润滑材料、绝缘材料等领域具有广阔的应用前景，可用于晶体管和显示器等一些电子器件中，近年来受到越来越多国内外学者的关注并得到快速发展。
目前氟化石墨烯的制备方法大体可分为四种：石墨烯氟化法、氧化石墨烯氟化法、石墨剥离氟化法和氟化石墨剥离法。石墨烯氟化法是以石墨烯为原料，通过氟化的方法制备氟化石墨烯，但该方法由于所使用的氟化试剂价格昂贵且剧毒，故极大限制了此方法的应用。氧化石墨烯氟化法是以氧化石墨烯为原料，通过氟化的方法制备氟化石墨烯，该方法相较于石墨烯氟化法成本更低，工艺相对简单，但是往往存在结构缺陷和规整性较差的问题。石墨剥离氟化法是以石墨为原料，通过剥离得到石墨烯，并通过直接氟化石墨烯得到氟化石墨烯；该方法相对简单，但得到的氟化石墨烯仍然存在结构缺陷且杂质较多，难以推广使用。而氟化石墨剥离法是以氟化石墨为原料直接剥离得到氟化石墨烯，其制备方法简单，但其得到的氟化石墨烯形貌相差较大，难以得到形貌一致性较好的氟化石墨烯，限制了氟化石墨烯的推广使用。
发明内容
本申请的目的在于提供一种氟化石墨烯的制备方法，以改善现有技术中制备得到的氟化石墨烯的形貌相差较大，形貌不可控的问题。
本申请提供的一种氟化石墨烯的制备方法，包括：
提供氟化石墨和有机溶剂；所述有机溶剂选自沸点不低于150℃的有机溶剂；
使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应，分液，得到上层清液；
利用超声使所述上层清液中所述氟化石墨剥离，得到反应液；
在不同的转速下分次离心所述反应液，依次得到薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱氟化石墨烯和片状氟化石墨烯；
其中，所述薄纱状氟化石墨烯的二维尺寸高于5μm；所述表面褶皱氟化石墨烯的二维尺寸为1μm～5μm；所述片状氟化石墨烯的二维尺寸低于1μm。
进一步的，在本申请提供的一些实施例中，所述分次离心包括：
在1000～3000rad/min的转速下离心所述反应液，取上层清液，得到第一分离液和未剥离的所述氟化石墨；
在3500～7000rad/min的转速下离心所述第一分离液，取上层清液，得到第二分离液和所述薄纱状氟化石墨烯；
在至少7500rad/min的转速下离心所述第二分离液，取上层清液和下层沉淀，分别得到所述片状氟化石墨烯和所述表面褶皱氟化石墨烯。
进一步的，在本申请提供的一些实施例中，所述反应液的离心时间为5～60min；和/或；
所述第一分离液的离心时间为5～60min；和/或；
所述第二分离液的离心时间为5～60min。
进一步的，在本申请提供的一些实施例中，所述有机溶剂为表面张力为30～50mJ/m2的有机溶剂。
进一步的，在本申请提供的一些实施例中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的至少一种。
进一步的，在本申请提供的一些实施例中，所述氟化石墨分散液中所述氟化石墨的浓度为0.1mg/mL～10mg/mL。
进一步的，在本申请提供的一些实施例中，使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应，包括：
在40～55℃下使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应2～3h。
进一步的，在本申请提供的一些实施例中，所述超声包括：
在10～80℃下，超声所述上层清液1～24h；所述超声的功率为20～600W。
进一步的，在本申请提供的一些实施例中，在所述提供氟化石墨和有机溶剂之后、在所述使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应之前，还包括：
混合所述氟化石墨和所述有机溶剂，并在50W～600W的功率下，超声分散1～60min，得到氟化石墨烯分散液。
本申请提供一种氟化石墨烯的制备方法，采用高沸点的有机溶剂作为氟化石墨的溶剂和插层材料，利用沸点较高的有机分子进入氟化石墨的层间，提高层间距，降低层间结合力；同时，本申请将经剥离工艺得到的氟化石墨烯在不同的转速下进行离心，利用不同形貌的氟化石墨烯的离心分离所需的转速不同，将制备得到的不同形貌的氟化石墨烯分离开来，以便于氟化石墨烯后续的利用；改善了氟化石墨烯制备过程中得到的氟化形貌不可控造成的氟化石墨烯应用受限的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例1得到片状氟化石墨烯的透射电镜图；
图2为本申请实施例1得到表面褶皱氟化石墨烯的透射电镜图；
图3为本申请实施例1得到薄纱状氟化石墨烯的透射电镜图；
图4为本申请对比例1得到氟化石墨烯的透射电镜图；
图5为本申请对比例2得到氟化石墨烯的透射电镜图；
图6为本申请对比例3得到氟化石墨烯的透射电镜图；
图7为本申请对比例4得到氟化石墨烯的透射电镜图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，“多种”的含义是两种或两种以上，除非另有明确具体的限定。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本申请提供一种氟化石墨烯的制备方法，包括：
提供氟化石墨和有机溶剂；所述有机溶剂选自沸点不低于150℃的有机溶剂；
使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应，分液，得到上层清液；
利用超声使所述上层清液中所述氟化石墨剥离，得到反应液；
在不同的转速下分次离心所述反应液，依次得到薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱氟化石墨烯和片状氟化石墨烯；
其中，所述薄纱状氟化石墨烯的二维尺寸高于5μm；所述表面褶皱氟化石墨烯的二维尺寸为1μm～5μm；所述片状氟化石墨烯的二维尺寸低于1μm。
需要说明的是，在本申请中，二维尺寸是指氟化石墨烯在横向方向上的尺寸，如长、宽。
在理想状态下，氟化石墨在被有机溶剂的分子插层后剥离得到的氟化石墨烯的形貌受到很多因素的影响，如超声功率、水热温度；因此，经剥离工艺难以得到形貌一致性良好的氟化石墨烯，其得到的氟化石墨烯的尺寸也分布较宽，限制了其推广使用；而对于一些高性能要求的电极或者其他电子元件，某一形貌的氟化石墨烯可以提供更为稳定、更为优良的性能，如何实现形貌可控成为了氟化石墨烯的难点。在本申请中，发明人在剥离工艺之后，采用不同转速分次分离氟化石墨烯的反应液，分别得到不同形貌的氟化石墨烯，实现了氟化石墨烯的产物的形貌控制，便于氟化石墨烯的应用；同时，有机溶剂采用沸点不低于150℃的高沸点有机溶剂，这是因为高沸点溶剂在加热过程中更不易挥发，在水热环境下，合适的压强与沸点配合能够使得样品的剥离更为完全，更不易产生缺陷，更有利于得到具有较大尺度的氟化石墨烯。
在一些实施例中，本申请制备得到的氟化石墨烯的厚度为1～30nm。
在一些实施例中，所述分次离心包括：
在1000～3000rad/min的转速下离心所述反应液，取上层清液，得到第一分离液和未剥离的所述氟化石墨；
在3500～7000rad/min的转速下离心所述第一分离液，取上层清液，得到第二分离液和所述薄纱状氟化石墨烯；
在至少7500rad/min的转速下离心所述第二分离液，取上层清液和下层沉淀，分别得到所述片状氟化石墨烯和所述表面褶皱氟化石墨烯。
在一些实施例中，所述分次离心包括：
在2000～3000rad/min的转速下离心所述反应液，取上层清液，得到第一分离液和未剥离的所述氟化石墨；
在4000～5000rad/min(4000～6000)的转速下离心所述第一分离液，取上层清液，得到第二分离液和所述薄纱状氟化石墨烯；
在至少7500rad/min的转速下离心所述第二分离液，取上层清液和下层沉淀，分别得到所述片状氟化石墨烯和表面褶皱氟化石墨烯。
在分次离心过程中，每一次分离的转速不宜过高也不宜过低；每一次分离过程中采用的转速过高易导致不同形貌的氟化石墨烯被同时离心出来，影响不同形貌的氟化石墨烯的分离；过小的转速则会影响氟化石墨烯难以被离心出来，影响氟化石墨烯的分离。
在一些实施例中，所述反应液的离心时间为5～60min；和/或；
所述第一分离液的离心时间为5～60min；和/或；
所述第二分离液的离心时间为5～60min。
在一些实施例中，所述反应液的离心时间为20～30min；所述第一分离液的离心时间为20～30min；所述第二分离液的离心时间为20～30min。
在一些实施例中，所述有机溶剂为表面张力为30～50mJ/m2的有机溶剂。在本申请中发明人还采用了预先超声的方式，提高了氟化石墨被插层的效果，提高了氟化石墨的层间间距，有利于氟化石墨的超声剥离，提高氟化石墨的剥离效率和降低了氟化石墨的剥离温度，提高氟化石墨烯的制备效率。
在一些实施例中，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)中的至少一种。
在一些实施例中，所述氟化石墨分散液中所述氟化石墨的浓度为0.1mg/mL～10mg/mL。
在一些实施例中，所述氟化石墨分散液中所述氟化石墨的浓度为0.5mg/mL～1.5mg/mL。
在一些实施例中，使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应，包括：
在40～55℃下使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应2～3h。
在本申请中，由于所采用的插层剂为高沸点、高极性的有机溶剂，因此其水热反应所需的温度和时间均较小，可以在低温下实现氟化石墨的插层，并缩短水热反应的时间，提高氟化石墨烯的制备效率，有利于氟化石墨烯的生产推广。
在一些实施例中，所述超声包括：
在10～80℃下，超声所述上层清液1～24h；所述超声的功率为20～600W。
在一些实施例中，在所述提供氟化石墨和有机溶剂之后、在所述使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应之前，还包括：
混合所述氟化石墨和所述有机溶剂，并在50W～600W频率下，超声分散1min～60min min，得到分散均匀的氟化石墨烯分散液。
为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员所理解，以及本申请实施例所提供的一种氟化石墨烯的制备方法的进步性能显著体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
以下具体实施例中，所采用的氟化石墨采购自湖北卓熙氟化股份有限公司，其型号为CF500；
所采用的有机溶剂均采购自国药集团化学试剂有限公司，分析纯。
实施例1
S1:取100mg氟化石墨和50mLNMP；将氟化石墨加入NMP中，并在室温下在100W的功率下超声处理20min，得到氟化石墨分散液；
S2:将氟化石墨分散液至于水热釜中在60℃下密封水热反应2h，待其反应结束后，将氟化石墨分散液从水热釜中转移出来，并分液；将上层清液在室温下在70W的功率下超声处理3h，得到反应液；
S3:
(1)将反应液在2500rad/min的转速下离心30min；分别取上层清液和下层沉淀，其中，上层清液为第一分离液后续再进行第二次分离；下层沉淀为未剥离的氟化石墨；
(2)将第一分离液在5000rad/min的转速下离心30min，分别取上层清液和下层沉淀，其中上层清液为第二分离液后续再进行第三次分离；下层沉淀即为薄纱状氟化石墨烯；
(3)将第二分离液在10000rad/min的转速下离心30min，分别取上层清液和下层沉淀，其中上层清液为片状氟化石墨烯；下层沉淀即为表面褶皱状石墨烯。
实施例2
相较于实施例1，本实施例中，称取的氟化石墨的质量为100mg，量取的有机溶剂为DMSO，量取的体积为10mL；S3中的步骤(1)中，转速为3000rad/min，离心时间为1h；S3中的步骤(2)中，转速为6000rad/min，离心时间为1h；S3中的步骤(3)中，转速为8000rad/min，离心时间为1h；其余步骤与实施例1相同，分别得到薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱状氟化石墨烯、片状氟化石墨烯；
实施例3
相较于实施例1，本实施例中，称取的氟化石墨的质量为10mg；S3中的步骤(1)中，转速为1000rad/min，离心时间为24h；S3中的步骤(2)中，转速为3500rad/min，离心时间为24h；S3中的步骤(3)中，转速为7000rad/min，离心时间为1h；其余步骤与实施例1相同，其分别得到薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱状氟化石墨烯、片状氟化石墨烯。
实施例4
相较于实施例1，本实施例中，量取的有机溶剂为DMF，S2中水热反应的温度为40℃、反应时间为3h；其余步骤与实施例1相同，其分别得到薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱状氟化石墨烯、片状氟化石墨烯。
实施例5
相较于实施例1，本实施例中，量取的有机溶剂为DMAc，S2中水热反应的温度为55℃、反应时间为2h；其余步骤与实施例1相同，其分别得到薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱状氟化石墨烯、片状氟化石墨烯。
对比例1
相较于实施例1，本对比例中采用的有机溶剂为氯仿，其余步骤与实施例1相同，其分别得到几种氟化石墨烯。
对比例2
相较于实施例1，本对比例中S3为将反应液在7000rad/min下离心30min；得到氟化石墨烯产物；其余步骤与实施例1相同。
对比例3
相较于实施例1，本对比例中，S3中的步骤(1)中，转速为4000rad/min，离心时间为30min；S3中的步骤(2)中，转速为5000rad/min，离心时间为30min；S3中的步骤(3)中，转速为9000rad/min，离心时间为30min；其余步骤与实施例1相同，分别得到几种氟化石墨烯。
对比例4
相较于实施例1，本对比例中S2中水热反应的温度为70℃、反应时间为2h,其余步骤与实施例1相同，分别得到几种氟化石墨烯。
分别将上述实施例1～5、对比例1～4所得到的样品进行表征，其表征结果如图1～图7所示。
通过图1～图7可以看出，采用本申请的技术方案提供的氟化石墨烯的制备方法制备的薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱状氟化石墨烯、片状氟化石墨烯各自形貌特征明显、剥离效果较好。采用其他溶剂，如氯仿作为溶剂剥离的氟化石墨烯其剥离效果较差，难以剥离出不同形貌特征鲜明的氟化石墨烯，参阅图4；同时，本申请提供的氟化石墨烯的多次离心分离可以将不同形貌特征的氟化石墨烯分离，以便于不同形貌的氟化石墨烯的后续应用，避免因为反应液一次性离心使不同形貌的氟化石墨烯混合，不利于后续应用；此外，本申请提供的氟化石墨烯的多次离心时所采用的离心速率不宜过高，也不宜过低，过高的离心速率回导致产物混杂不易于分离；此外，本申请文件提供的氟化石墨烯的制备方法在较低的水热反应温度就可以实现氟化石墨烯的剥离，无需较高温度，甚至较高的温度反而会导致氟化石墨难于剥离，目标产物减少。由此可见，本申请提供的氟化石墨烯的制备方法所需的水热温度低、能耗少，其剥离效果良好，还可以实现不同形貌的氟化石墨烯的分离，实现了产物的形貌的可控，对于不同形貌的氟化石墨烯的应用提供了前提。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，包括：
提供氟化石墨和有机溶剂；所述有机溶剂选自沸点不低于150℃的有机溶剂；
使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应，分液，得到上层清液；
利用超声使所述上层清液中所述氟化石墨剥离，得到反应液；
在不同的转速下分次离心所述反应液，依次得到薄纱状氟化石墨烯、表面褶皱氟化石墨烯和片状氟化石墨烯；
其中，所述薄纱状氟化石墨烯的二维尺寸高于5μm；所述表面褶皱氟化石墨烯的二维尺寸为1μm～5μm；所述片状氟化石墨烯的二维尺寸低于1μm。
2.根据权利要求1所述的氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述分次离心包括：
在1000～3000rad/min的转速下离心所述反应液，取上层清液，得到第一分离液和未剥离的所述氟化石墨；
在3500～7000rad/min的转速下离心所述第一分离液，取上层清液，得到第二分离液和所述薄纱状氟化石墨烯；
在至少7500rad/min的转速下离心所述第二分离液，取上层清液和下层沉淀，分别得到所述片状氟化石墨烯和所述表面褶皱氟化石墨烯。
3.根据权利要求2所述的氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述反应液的离心时间为5～60min；和/或；
所述第一分离液的离心时间为5～60min；和/或；
所述第二分离液的离心时间为5～60min。
4.根据权利要求1所述的氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为表面张力为30～50mJ/m2的有机溶剂。
5.根据权利要求4所述的氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述氟化石墨分散液中所述氟化石墨的浓度为0.1mg/mL～10mg/mL。
7.根据权利要求1所述的氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应，包括：
在40～55℃下使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应2～3h。
8.根据权利要求1所述的氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，所述超声，包括：
在10～80℃下，超声所述上层清液1～24h；所述超声的功率为20～600W。
9.根据权利要求1所述的氟化石墨烯的制备方法，其特征在于，在所述提供氟化石墨和有机溶剂之后、在使所述氟化石墨和所述有机溶剂进行水热反应之前，还包括：
混合所述氟化石墨和所述有机溶剂，并在50W～600W的功率下，超声分散1～60min，得到氟化石墨烯分散液。
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| CN202210425841.1A CN114735685A (zh) | 2022-04-21 | 2022-04-21 | 一种氟化石墨烯的制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115261105A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-01 | 汉能（青岛）润滑科技有限公司 | 一种抗磨节能润滑油的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103213979A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-07-24 | 山西大同大学 | 一种溶剂热法制备石墨烯的方法 |
| CN104085882A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-08 | 华南理工大学 | 一种寡层含氧氟化石墨烯的制备方法 |
| CN109179390A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-11 | 青岛领军节能与新材料研究院 | 一种高品质石墨烯的制备方法 |
| TWI680944B (zh) * | 2018-10-31 | 2020-01-01 | 國立中央大學 | 氟化石墨烯的製備方法 |
-
2022
- 2022-04-21 CN CN202210425841.1A patent/CN114735685A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103213979A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-07-24 | 山西大同大学 | 一种溶剂热法制备石墨烯的方法 |
| CN104085882A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-08 | 华南理工大学 | 一种寡层含氧氟化石墨烯的制备方法 |
| CN109179390A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-11 | 青岛领军节能与新材料研究院 | 一种高品质石墨烯的制备方法 |
| TWI680944B (zh) * | 2018-10-31 | 2020-01-01 | 國立中央大學 | 氟化石墨烯的製備方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 王车礼等: "《制药工程原理与设备》", 华中科技大学出版社, pages: 118 - 119 * |
| 白瑞等: "氟化石墨烯的制备及其分散性能的研究", 《化工科技》, vol. 26, no. 3, pages 17 - 21 * |
| 赵木: "液相剥离法制备高浓度石墨烯的工艺研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》, pages 014 - 43 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115261105A (zh) * | 2022-09-15 | 2022-11-01 | 汉能（青岛）润滑科技有限公司 | 一种抗磨节能润滑油的制备方法 |
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