【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及润滑添加剂，具体涉及一种含有元素掺杂碳量子点的润滑油及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在现代工业迅速发展的背景之下，机械装备的广泛使用给人类的生活带来了极大的便利，已经成为必不可少的一部分。但在涉及零部件配合的复杂机械系统中，摩擦与磨损往往导致能量损失和设备运转失效。据有效数据统计显示，世界上近1/3的一次能源浪费来自摩擦消耗，约1/2机械设备的功率在摩擦过程中耗散。此外，机械设备摩擦过程在接触界面处热量累积，摩擦副材料间相互粘着、剪切、撕裂，造成工件表面的破坏和巨大的磨损，约4/5的设备损坏来源于润滑失效导致的异常磨损引起。因此，在机械装备中，减少摩擦磨损以延长设备的有效运行时间并提高其使用寿命是至关重要的。开发新的润滑材料与发展新型的润滑技术，进而降低设备运行过程中的摩擦磨损，是节约能源与资源、建设节约型社会的最有效、最直接的途径之一。而润滑添加剂可以连同润滑油有效提升基础润滑油减摩抗磨性能。
2、传统的减摩抗磨添加剂通常由有机极性材料组成，其通常含有金属、硫、磷等对环境有害的元素。此外，随着纳米科技的发展，纳米润滑添加剂包括金属单质、金属氧化物、金属硫化物、金属硼酸盐、聚合物、碳基纳米材料等虽然展现出独特的优越性能；但通常由于其在摩擦副表面嵌入稳定性不足且尺寸分布不均匀，且表面化学惰性高，通过化学改性改善其在基础润滑油中的分散稳定性较为困难。碳量子点(carbon quantum dots)(cqds)作为一种新型的零维碳基纳米材料，因其尺寸分布均匀、理化性能好、化学稳定性高、制备和功能化方便、
3、碳量子点是一种直径小于10nm并且具有显著荧光性质的球形或准球形纳米粒子，由碳核和表面基团组成。其中，碳核为非晶态的石墨化或非石墨化结构，表面含有羟基(-oh)和羧基(-cooh)等极性基团的同时存在很多缺陷，具有高度的可设计性。但主要存在以下三个方面的问题：1、制备过程复杂，传统的碳量子点制备方法包括自上而下法(化学消融法、激光消融法、电弧放电法等)和自下而上法(微波法、超声法、化学氧化法、模板法、水热法等)；2、分离提纯困难，以往的分离提纯方法主要包括过滤、离心、柱层析、凝胶电泳等方式；3、在润滑领域中，其高的比表面积容易在基础润滑油中团聚，传统的物理方法如超声处理容易造成二次团聚，化学方法如表面修饰的方式过程繁琐，操作困难且成本较高。因此，为了解决以上问题，亟需开发出一种简单的，同时又具有优异摩擦学性能的功能化碳量子点的制备工艺。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种含有元素掺杂碳量子点的润滑油及其制备方法和应用，本专利技术得到的功能化碳量子点在基础润滑油中具有良好的分散稳定性，而且显著提高了机械部件的减摩抗磨性能，制备方法简单，无需进一步分离提纯，且于基础润滑油中稳定性良好，摩擦学性能优异。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种元素掺杂碳量子点润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤：
4、将杂环芳香烃化合物前驱体添加至基础油中，超声分散得到混合液；
5、在惰性气氛条件下，将所述混合液置于脉冲激光束下辐照，得到含有元素掺杂碳量子点润滑油。
6、在本专利技术优选的实施方式中，所述杂环芳香烃化合物前驱体为吡啶、喹啉、苯并吡咯、苯并噻吩、苯并噻唑、苯并二氮唑、苯并三氮唑中的一种。
7、在本专利技术优选的实施方式中，所述混合液中，杂环芳香烃化合物前驱体的质量分数为0.1％～10％。
8、在本专利技术优选的实施方式中，所述基础油为pao、peg、500sn中的一种。
9、在本专利技术优选的实施方式中，所述脉冲激光束为非聚焦脉冲激光束。
10、在本专利技术优选的实施方式中，辐照参数为：激光束输出波长为355～1064nm，脉冲频率为10hz，激光辐照能量为10～800mj pulse-1cm2。
11、在本专利技术优选的实施方式中，所述激光辐照时间为5～60min。
12、在本专利技术优选的实施方式中，所述超声分散时间为0.5h。
13、本专利技术的第二目的是提供一种由上述任一项所述的制备方法制得的含有元素掺杂碳量子点的润滑油。
14、本专利技术的第三个目的是提供一种上述所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油在机械部件中的应用。
15、在上述应用中，经由脉冲激光束辐照后的混合液可以直接转变为含有元素掺杂碳量子点的润滑油，无需进一步分离提纯处理，可直接应用于机械部件。
16、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：
17、1、本专利技术将含有杂环芳香烃化合物前驱体的混合液经由脉冲激光束辐照后可以直接转变为含有元素掺杂碳量子点的润滑油，通过液相脉冲激光辐照技术，生成的碳量子点其表面在极端环境下被有效的表面钝化，因此制备的功能化碳量子点在基础润滑油中具有良好的分散稳定性，而且显著提高了机械部件的减摩抗磨性能。
18、2、本专利技术通过液相脉冲激光辐照技术，原位一步生成了含有元素掺杂碳量子点的润滑油，相较于传统方法如水热法需要长达几小时或者几天的生产周期，只需5-60min即可实现原位一步制备，极大地克服了其作为润滑添加剂应用的局限性，避免了传统的分离、提纯与再添加的繁琐步骤。
19、3、本专利技术含有杂环芳香烃化合物前驱体的混合液经由脉冲激光束辐照后可以直接转变为含有元素掺杂碳量子点的润滑油，无需进一步分离提纯，可直接应用于机械部件。
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1.一种含有元素掺杂碳量子点的润滑油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子的润滑油的制备方法，其特征在于，所述杂环芳香烃化合物前驱体为吡啶、喹啉、苯并吡咯、苯并噻吩、苯并噻唑、苯并二氮唑、苯并三氮唑中的一种。
3.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子的润滑油的制备方法，其特征在于，所述混合液中，杂环芳香烃化合物前驱体的质量分数为0.1％～10％。
4.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油的制备方法，其特征在于，所述基础油为PAO、PEG、500SN中的一种。
5.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油的制备方法，其特征在于，所述脉冲激光束为非聚焦脉冲激光束。
6.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油的制备方法，其特征在于，辐照参数为：激光束输出波长为355～1064nm，脉冲频率为10Hz，激光辐照能量为10～800mJpulse-1cm2。
7.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油的原位制备方法，其特征在于，所述激光
8.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油的原位制备方法，其特征在于，所述超声分散时间为0.5h。
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的含有元素掺杂碳量子点的润滑油。
10.一种权利要求9所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油在机械部件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种含有元素掺杂碳量子点的润滑油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子的润滑油的制备方法，其特征在于，所述杂环芳香烃化合物前驱体为吡啶、喹啉、苯并吡咯、苯并噻吩、苯并噻唑、苯并二氮唑、苯并三氮唑中的一种。
3.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子的润滑油的制备方法，其特征在于，所述混合液中，杂环芳香烃化合物前驱体的质量分数为0.1％～10％。
4.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油的制备方法，其特征在于，所述基础油为pao、peg、500sn中的一种。
5.根据权利要求1所述的含有元素掺杂碳量子点的润滑油的制备方法，其特征在于，所述脉冲激光束为...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶谦，靳广凯，王逸新，刘淑娟，刘维民，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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