【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于润滑材料领域，特别是涉及一种含氮杂环修饰的氮掺杂的碳量子点及其制备方法与应用。
技术介绍
1、近年来，摩擦磨损已成为造成材料和能源消耗的主要因素之一。降低摩擦系数和磨损率对于提高金属加工工艺效率和延长机械设备的使用寿命具有重要意义。纳米粒子以其独特的物理化学性能和优异的摩擦学性能成为研究热点，然而，由于纳米粒子具有较高的比表面积和表面能，因此在流体中容易团聚。因此，开发具有优良润滑性能的稳定纳米润滑油是当今一个永恒的话题。
2、碳点(cds)是一种新型石墨烯基材料，其形状类似球形粒子，直径约<10nm。cds的小尺寸石墨烯结构使其在水中稳定分散，具有润滑作用。商旺吉等证明了cds作为润滑油添加剂具有较低的摩擦系数和良好的耐磨性。更有研究者指出，cds可以作为有效的缓蚀剂来抑制金属的腐蚀。在此，cds有希望成为水基润滑剂的纳米添加剂。
3、一般来说，cds的合成方法可分为“自上而下”和“自下而上”两种方法。经过近20年的快速发展，通过选择合适的前驱体、功能试剂和合成方法，可以人为地设计和控制碳量子点cqds的组成、结构、形貌和粒径。cqds的表面功能化和元素掺杂以及在润滑领域的应用是未来的重要发展方向。氮原子作为一种活性原子，通过氢键、范德华引力等方式与金属具有很强的亲和力。含氮杂环是一类具有良好摩擦学性能的润滑添加剂，将其作为氮源可以进一步提升制备氮掺杂碳量子点(n-cqds)润滑油添加剂的摩擦学性能。
4、现有的氮掺杂碳量子点(n-cqds)制备方法复杂，不易实现工业化生
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种含氮杂环修饰的氮掺杂的碳量子点及其制备方法与应用，以解决上述现有技术存在的问题。
2、本专利技术提供的技术方案之一：
3、一种含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点的制备方法，将含氮化合物溶解在醛类化合物中，在碱性溶液中反应；纯化、干燥得到氮掺杂的碳量子点；将所述氮掺杂的碳量子点经socl2和脂肪二胺连接，得到脂肪二胺修饰氮掺杂碳量子点；将所述脂肪二胺修饰氮掺杂碳量子点加入含氮杂环乙酰氯中，加热反应，将产物纯化、干燥，得到所述含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点。
4、优选的，所述含氮化合物、醛类化合物的用量比为(2-8)g∶(40-45)ml。
5、优选的，所述含氮化合物为尿素、苯并三氮唑乙酸、苯并咪唑乙酸、四氮唑乙酸和巯基苯并噻唑乙酸中的一种或多种，更为优选的为尿素。
6、优选的，所述醛类化合物为乙醛。
7、优选的，所述脂肪二胺为乙二胺、丙二胺和丁二胺中的一种或几种，更为优选的为乙二胺。
8、优选的，所述继续搅拌的时间为1-2d。
9、优选的，所述溶液纯化的方法为：将反应后的溶液过滤，取上清液进行透析纯化。
10、优选的，所述含氮杂环乙酰氯由含氮杂环化衍生物和socl2制备得到，所述含氮杂环衍生物为苯并三氮唑乙酸、苯并咪唑乙酸、四氮唑乙酸和巯基苯并噻唑乙酸中的一种或几种。
11、优选的，所述氮掺杂的碳量子点经socl2和脂肪二胺连接的方法为：将所得氮掺杂的碳量子点和socl2混合，在80℃下加热回流1-3h，然后加入脂肪二胺，反应，除去过量的脂肪二胺，并用乙醇洗涤多次，干燥18-26h，得到脂肪二胺修饰氮掺杂碳量子点。
12、优选的，所述含氮杂环乙酰氯由含氮杂环乙酸与socl2制备得到。
13、本专利技术提供的技术方案之二：
14、一种上述制备方法制备得到的含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点，所述含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点的粒径为1-50nm，优选的，粒径为2-20nm。
15、本专利技术提供的技术方案之三：
16、上述含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点在制备复合润滑液中的应用。
17、本专利技术提供的技术方案之四：
18、一种复合润滑液的制备方法，在氮气气氛下，将上述含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点加入乙二醇溶液中，加热搅拌下加入咪唑啉化合物，降至室温后停止搅拌，得到所述复合润滑液。
19、优选的，所述含氮杂环衍生物修饰碳量子点和咪唑啉化合物的质量比为(20-50)∶(15-20)。
20、优选的，所述加热搅拌的温度为50±2℃，时间为0.3-0.5h。
21、优选的，所述咪唑啉化合物为油酸咪唑啉、硬脂酸咪唑啉、谷氨酸咪唑啉、苯并咪唑乙酸咪唑啉和苯并三氮唑乙酸咪唑啉中的一种或多种。
22、优选的，所述基础液为乙二醇或乙二醇和去离子水的混合液。
23、本专利技术利用有一定水溶性的含氮杂环对碳量子点纳米粒子进行共价键表面修饰，可以增加碳量子点在水基中的溶解稳定性，并且含氮杂环本身具有一定的缓蚀性能和抗氧化性能，将它对碳量子点进行表面修饰，可以起到活性协同效果。因此，选用成本低廉的有机试剂作为前驱体，采用操作简单的化学法制备出高效率的cds，并且对其表面进行修饰，应用于润滑液中，具有良好的缓蚀协同效果。
24、在本专利技术中，可以根据使用需求，配制含有不同浓度的含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点的复合润滑液。
25、本专利技术的有益效果：
26、本专利技术使用含氮杂环对氮掺杂碳量子点纳米粒子进行表面修饰，可以增加碳量子点在水基中的溶解稳定性，使其充分分散在润滑液中，增加纳米材料的混合程度。
27、本专利技术中咪唑啉缓蚀添加剂为有机化合物，并且复合润滑液的制备工艺简单，降低了制造成本，易于实现工业化生产，是一种环境友好型的复合润滑液。本专利技术提供的复合润滑液具有良好的摩擦学性能和防腐性能。
28、本专利技术提供的复合润滑液具有优良的摩擦学性能，在酸环境中具有缓蚀性和热稳定性，可应用于钢铁、化工、石油、电力、造纸、炼油、船舶、储存、交通等诸多行业中。
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1.一种含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，将含氮化合物溶解在醛类化合物中，在碱性溶液中反应；纯化、干燥得到氮掺杂的碳量子点；将所述氮掺杂的碳量子点经SOCl2和脂肪二胺连接，得到脂肪二胺修饰氮掺杂碳量子点；将所述脂肪二胺修饰氮掺杂碳量子点加入含氮杂环乙酰氯中，加热反应，将产物纯化、干燥，得到所述含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮化合物、醛类化合物的用量比为(2-8)g∶(40-45)mL。
3.一种权利要求1-2任一项所述的制备方法制备得到的含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点，其特征在于，所述含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点的粒径为1-50nm。
4.一种权利要求3所述的含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点在制备复合润滑液中的应用。
5.一种复合润滑液的制备方法，其特征在于，在氮气气氛下，将权利要求3所述的含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点加入基础液中，加热搅拌下加入咪唑啉化合物，降至室温后停止搅拌，得到所述复合润滑液。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述含氮杂环衍生物修
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌的温度为50±2℃，时间为0.3-0.5h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述咪唑啉化合物为油酸咪唑啉、硬脂酸咪唑啉、谷氨酸咪唑啉、苯并咪唑乙酸咪唑啉和苯并三氮唑乙酸咪唑啉中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，将含氮化合物溶解在醛类化合物中，在碱性溶液中反应；纯化、干燥得到氮掺杂的碳量子点；将所述氮掺杂的碳量子点经socl2和脂肪二胺连接，得到脂肪二胺修饰氮掺杂碳量子点；将所述脂肪二胺修饰氮掺杂碳量子点加入含氮杂环乙酰氯中，加热反应，将产物纯化、干燥，得到所述含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氮化合物、醛类化合物的用量比为(2-8)g∶(40-45)ml。
3.一种权利要求1-2任一项所述的制备方法制备得到的含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点，其特征在于，所述含氮杂环修饰氮掺杂碳量子点的粒径为1-50nm。
4.一种权利要求3所述的含氮杂环...
【专利技术属性】
技术研发人员：何忠义，伏宇航，刘坚，熊丽萍，李丽丽，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：
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