本發(fā)明屬于潤滑劑開發(fā)，涉及一種生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點及其制備方法，及一種復合潤滑劑。

背景技術：

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)迅猛發(fā)展，機械設備在運行過程中由于摩擦消耗大部分的能量，同時縮短機械部件的使用壽命。因此，在機械運動中需要使用潤滑劑，潤滑是改進摩擦副摩擦狀態(tài)的重要手段之一，潤滑劑通過在摩擦表面形成潤滑油膜，隔斷兩摩擦表面直接接觸，減小摩擦副之間的摩擦磨損，從而達到節(jié)約能源，延長機械使用壽命的目的。目前，潤滑劑可以分為固體潤滑劑、半固體潤滑劑和流體潤滑劑。其中，液體潤滑劑屬于流體潤滑劑，其在實際應用中更為廣泛。在液體潤滑材料中，礦物油等石油基潤滑劑潤滑性能優(yōu)良，能夠有效減少機械設備的摩擦磨損，增加設備的使用壽命，因此被廣泛應用于工業(yè)領域。

2、但隨著機械功率的大幅提高，在某些高溫、高壓、易爆炸等工況下傳統(tǒng)的石油基潤滑劑也有低閃點和易燃燒等缺點，具有潛在的危險，并且在此種工作狀態(tài)下的潤滑劑的潤滑性能有限、承載能力較差導致其使用壽命大幅縮短，需要經(jīng)常添加更換潤滑劑，提高了生產(chǎn)成本。同時，較低的生物降解性使其容易在排放后污染生態(tài)環(huán)境，并且原料不可再生，不符合國家對于綠色環(huán)保的要求。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點及其制備方法，及一種復合潤滑劑，從而解決現(xiàn)有技術中石油基潤滑劑在高溫、高壓、易爆炸等工況下的潤滑性能有限、承載能力較差，同時其生物降解性較差的技術問題。

2、本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)：

3、一種生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點的制備方法，包括以下步驟：

4、對生物質(zhì)原料置于空氣氣氛下進行碳化、研磨，并將研磨產(chǎn)物置于水中超聲處理后，離心取上清液，將所述上清液冷凍干燥后，制得生物質(zhì)碳量子點；

5、將氯化膽堿和氫氧化物堿溶解在無水乙醇中，攪拌反應，制得氫氧化膽堿，將所述氫氧化膽堿的水溶液滴加至氨基酸水溶液中，攪拌反應后，制得膽堿氨基酸離子液體；

6、將所述生物質(zhì)碳量子點加入所述膽堿氨基酸離子液體中，攪拌混合均勻后加入催化劑，攪拌反應后，對產(chǎn)物進行真空冷凍干燥，制得所述生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點。

7、優(yōu)選的，所述生物質(zhì)原料為茶葉或茶葉的渣滓；所述茶葉為紅茶、綠茶、黑茶、白茶、黃茶或花茶的一種或幾種。

8、優(yōu)選的，所述碳化過程中溫度為330～360℃，時間為2～4h。

9、優(yōu)選的，以質(zhì)量份數(shù)計，將研磨產(chǎn)物置于水中超聲處理時，研磨產(chǎn)物與水的比例為(0.1～1):(10～100)；所述離心取上清液時，離心的轉速為12000～18000r/min。

10、優(yōu)選的，所述氫氧化物堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣或氫氧化鎂中的一種或多種；所述氨基酸為瓜氨酸、精氨酸、谷氨酸、甘氨酸以及丙氨酸中的一種或多種。

11、優(yōu)選的，以質(zhì)量份數(shù)計，所述氯化膽堿、氫氧化物堿以及無水乙醇的比例為(10～20):(10～20):(120～150)。

12、優(yōu)選的，以質(zhì)量份數(shù)計，所述生物質(zhì)碳量子點與所述膽堿氨基酸離子液體的比例為(0.1～1):(1～10)。

13、優(yōu)選的，所述催化劑為1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和/或1-(3-二甲氨基丙苯)-3-乙基碳二亞胺。

14、一種生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點，通過上述的方法制得。

15、一種復合潤滑劑，包含上述的一種生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點；所述復合潤滑劑的摩擦系數(shù)≤0.1，磨損率≤1.90×10-12cm3/(n·m)，熒光強度≥6.0×106。

16、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：

17、本發(fā)明公開一種生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點的制備方法，該方法首先是使用生物質(zhì)原料制備碳量子點，使用氯化膽堿、氫氧化物堿以及氨基酸制備離子液體，最后用膽堿氨基酸離子液體改性生物質(zhì)碳量子點制成生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點(cqds/ils)。該方法中制得的生物質(zhì)碳量子點具有獨特的準球形結構，作為潤滑劑時能起到“納米滾珠”的功能，將零部件之間的摩擦類型由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而提升其承載能力并減少磨損。另外，膽堿氨基酸離子液體具有良好的潤滑性能、不可燃性、良好的化學穩(wěn)定性以及熱穩(wěn)定性，除了能夠減小摩擦外，利用膽堿氨基酸離子液體具有的良好的溶解性，利用膽堿氨基酸離子液體改性碳量子點，一方面可以改善茶碳量子點的分散性，另一方面膽堿氨基酸離子液體的氨基與碳量子點表面的羧基相互作用，形成較強的化學鍵，構建一種特殊的化學鍵合的核殼結構，在碳量子點表面形成穩(wěn)定的“殼”結構，進一步提升摩擦學性能以及潤滑的耐久性，另外，cqds在紫外光照射下會發(fā)出藍色熒光，在使用時能夠通過熒光強度來監(jiān)測潤滑劑的使用壽命以及是否滲漏。再者，利用生物質(zhì)原料制備碳量子點，利用生物質(zhì)的氯化膽堿和氨基酸制備膽堿氨基酸離子液體，其原料具有分布廣泛、儲量豐富、可再生及廢物利用等優(yōu)點，同時，使用生物質(zhì)可再生資源代替?zhèn)鹘y(tǒng)石化資源制備碳量子點和膽堿氨基酸離子液體，具有對環(huán)境友好，能夠被自然界分解，達到了環(huán)?；瘜W的概念，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，從根本上消除了環(huán)境污染，對“雙碳”目標的實現(xiàn)具有重要意義。本發(fā)明制備便捷，工藝設計合理，綠色環(huán)保，制得的生物質(zhì)基離子液體改性碳量子點具有良好的耐高溫性能以及潤滑性能，對于提升機械潤滑劑的潤滑性能和產(chǎn)品使用壽命、擴大其使用范圍具有重要的理論價值和實際意義。

18、進一步的，本發(fā)明的另一個發(fā)明點在于所述生物質(zhì)原料為茶葉或茶葉的渣滓；所述茶葉為紅茶、綠茶、黑茶、白茶、黃茶或花茶的一種或幾種，首先茶葉含有豐富的多酚類化合物、氨基酸和糖類，這些成分在熱解過程中能夠生成更小、更均勻的碳量子點，并且具有良好的熒光特性，同時，茶葉的碳含量相對較高，這使得其在熱解過程中能夠產(chǎn)生更多的碳量子點；茶葉及其渣滓是茶葉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，通常被視為廢棄物，然而，這些廢棄物中富含有機物質(zhì)和多種營養(yǎng)成分，通過合理的利用可以轉化為有價值的材料，將茶葉或茶葉渣滓作為生物質(zhì)原料，不僅實現(xiàn)了資源的再利用，還減少了環(huán)境污染。通過膽堿氨基酸離子液體的改性作用，可以進一步改善生物質(zhì)碳量子點的分散性、穩(wěn)定性和功能性。

19、進一步的，本發(fā)明的另一個發(fā)明點在于所述碳化過程中溫度為330～360℃，時間為2～4h，首先，在該溫度范圍內(nèi)，生物質(zhì)原料中的有機成分能夠發(fā)生適度的熱解和碳化反應，生成具有特定結構和性質(zhì)的碳質(zhì)材料，溫度過低導致碳化不完全，而溫度過高則破壞碳質(zhì)材料的結構，影響最終產(chǎn)品的性能。其次，適當?shù)臏囟扔兄跍p少碳化過程中雜質(zhì)的生成，過高的溫度會引發(fā)不必要的副反應，生成對后續(xù)應用不利的雜質(zhì)，而在這個溫度范圍內(nèi)，可以較好地控制反應路徑，減少雜質(zhì)的產(chǎn)生。在該溫度范圍內(nèi)，生物質(zhì)原料中的有機成分能夠更有效地轉化為碳質(zhì)顆粒，從而提高產(chǎn)品的產(chǎn)量。碳化時間設定為2～4h，可以確保生物質(zhì)原料中的有機成分得到充分的碳化，較短的時間導致碳化不完全，而過長的時間則增加能耗和成本，同時可能引發(fā)不必要的副反應。適當?shù)奶蓟瘯r間有助于優(yōu)化碳量子點的結構，在這個時間范圍內(nèi)，碳質(zhì)顆粒能夠形成較為均勻和穩(wěn)定的結構，從而提高產(chǎn)品的性能。

20、進一步的，本發(fā)明的另一個發(fā)明點在于以質(zhì)量份數(shù)計，將研磨產(chǎn)物置于水中超聲處理時，研磨產(chǎn)物與水的比例為(0.1～1):(10～100)；所述離心取上清液時，離心的轉速為12000～18000r/min，其中，適當?shù)谋壤兄谘心ギa(chǎn)物在水中的均勻分散，過高的研磨產(chǎn)物濃度導致顆粒聚集，影響超聲處理的效果；合適的比例能夠使得超聲波在懸浮液中產(chǎn)生更均勻、更強烈的空化效應，從而更有效地破碎和細化研磨產(chǎn)物顆粒。高轉速離心能夠產(chǎn)生較大的離心力，使得懸浮液中的大顆粒迅速沉降到離心管底部，從而實現(xiàn)較大尺寸固體與尺寸較小的量子點的分離，這有助于獲得純凈、無雜質(zhì)的生物質(zhì)碳量子點溶液。在保證分離效果的前提下，較高的離心轉速可以縮短離心時間，提高處理效率。

21、進一步的，本發(fā)明的另一個發(fā)明點在于所述氫氧化物堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣或氫氧化鎂中的一種或多種；所述氨基酸為瓜氨酸、精氨酸、谷氨酸、甘氨酸以及丙氨酸中的一種或多種。首先，這些氫氧化物堿都具有較強的堿性，能夠與氯化膽堿等原料有效反應，生成相應的氫氧化膽堿。這些氫氧化物堿在水和乙醇等溶劑中具有較好的溶解性，有利于反應的均勻進行和產(chǎn)物的純化。瓜氨酸、精氨酸、谷氨酸、甘氨酸以及丙氨酸等氨基酸具有不同的結構和功能特性，它們與膽堿結合后，可以賦予離子液體不同的物理化學性質(zhì)和生物活性。這些氨基酸都是天然存在的生物分子，具有良好的生物相容性和可降解性。

22、進一步的，本發(fā)明的另一個發(fā)明點在于以質(zhì)量份數(shù)計，所述氯化膽堿、氫氧化物堿以及無水乙醇的比例為(10～20):(10～20):(120～150)，該比例確保了反應物之間的充分接觸和混合，使得氯化膽堿與氫氧化物堿的反應能夠均勻進行，避免了局部濃度過高或過低導致的反應不完全或副反應，適當?shù)姆磻锉壤兄谧畲蠡乩迷?，減少未反應物的殘留，從而提高產(chǎn)物的產(chǎn)率。無水乙醇作為溶劑，不僅有助于反應物的溶解和混合，還能在一定程度上調(diào)節(jié)反應的速率和選擇性。適量的無水乙醇還可以減少反應過程中可能發(fā)生的副反應，如水解、氧化等，從而保護目標產(chǎn)物的結構和性質(zhì)。

23、進一步的，本發(fā)明的另一個發(fā)明點在于以質(zhì)量份數(shù)計，所述生物質(zhì)碳量子點與所述膽堿氨基酸離子液體的比例為(0.1～1):(1～10)，首先，膽堿氨基酸離子液體的投加量較多，可有效實現(xiàn)生物質(zhì)碳量子點表面的有效改性，可以提高材料的整體穩(wěn)定性，生物質(zhì)碳量子點與膽堿氨基酸離子液體之間存在協(xié)同效應，即兩者結合后能夠產(chǎn)生比單獨使用時更優(yōu)異的性能。適當?shù)谋壤梢宰畲蠡@種協(xié)同效應。