Page 134 - 摩擦学学报2025年第8期
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1232 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷
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化 [13-15] 等. Fdillah等 提出了利用介孔材料和光催化反 入三口烧瓶的醇胺溶液中，多余的CO 将通入氢氧化
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应对CO 进行转化. Wang等 提出选择Ⅷ族和IB族过 钠水溶液中以吸收废气，所使用的电子天平精度为0.01 g.
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渡金属作为活性位点掺入Cu (100)表面，构建单原子 1.3 摩擦试验装置
合金催化剂，将CO 还原生成不同的C 产物；Toda等 [12] 四球摩擦试验机(杠杆型，MS-10 A，Tenkey， China)；
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对尿素、硫脲和异硫脲基双功能四芳基膦盐催化二氧 四球试验用钢球(GCr15)直径12.7 mm，表面粗糙度不
化碳转化为环状碳酸酯的机理进行了研究. Dickinson 大于10 nm，硬度为65 HRC；石油醚(分析纯)来自上海
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等 筛选出能够有效利用二氧化碳并产生生物质的 Titan有限公司，试验前用来清洗钢球.
合适菌株，通过细菌对CO 实现生物转化. 但是，以上 1.4 试验结果表征分析设备
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CO 的利用策略需要额外耗费大量的能源，极大增加 3D轮廓仪和扫描电子显微镜(SEM，VEGA，捷克
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利用成本. 因此，开发更加低成本的CO 利用策略成为 共和国，放大倍数：100、200和2 000)用于观察磨痕的
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当下的研究热点. 表面形貌，能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)
醇胺溶液被认为是1种优秀的捕集CO 的物质，其 用于研究磨痕上摩擦膜的组成.
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具有吸收容量大和吸收速率快等特点，也是目前工业
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上最常用的捕集CO 的方法 . 但由于捕集之后的溶 2 结果与讨论
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液物质无法进行有效处理，只能进行封存或者解离来 2.1 醇胺溶液吸收CO 2
重新利用CO ，这使得醇胺法需要耗费巨大的储存成 选取3种醇胺溶液作为吸收介质，分别是乙醇
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本和转化成本 . 醇胺溶液吸收CO 生成氨基甲酸盐， 胺(MEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)和3-氨基丙
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研究表明此物质具有一定的润滑功能 ；在大多数滑 醇(3-AP). 全部稀释至质量分数25% (水60 g，醇胺20 g)，
动界面中，尖端产生高接触力和剪切力是很常见的. 分别通入10、20、30、40、50和60 min的CO . 3种醇胺
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在界面产生几百摄氏度的飞屑高温，这样的高接触压 溶液吸收CO 的反应机理和试验装置如图1所示；记录
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力、剪切和快速加热的组合通常会增加滑动界面处的 不同时间的质量变化，如图2(a)所示，发现MEA吸收
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摩擦化学、机械化学和催化活性的程度 . 在滑动接 速率最快，在10 min时就已经吸收饱和，而AMP吸收
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触的条件下，这些情况可能引发强烈的摩擦化学反应 . 速率较慢，约在60 min时吸收饱和，但MEA与AMP吸
因此，本文中提出将吸收CO 后的醇胺溶液直接 收CO 的质量大致相同，在80 g溶液中吸收CO 质量均
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用作润滑剂，利用摩擦化学反应无需分离CO 便可实 为6.5 g左右. 3-AP的吸收效率较低，仅为5.3 g. 选取CO
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现CO 的有效利用. 本文中设计考察了3种醇胺分子的 吸收时间为20、40和60 min的样品作为研究对象，对
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CO 吸收能力和吸收CO 前后的摩擦学性能，并从中 其性能进行考察，并以未吸收CO 的样品作为对照. 3种
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优选AMP (2-氨基-2-甲基-1-丙醇)作为研究对象，系统 醇胺溶液在吸收过CO 后pH明显减小，如图2(b)所示，
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考察了吸收CO 前后AMP在不同转速和载荷下的摩 这是由于CO 被醇胺溶液吸收后与氨基发生反应，随
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擦学性能，并通过对磨痕的三维轮廓、SEM (扫描电子 着CO 吸收时间的增加，在吸收CO 之前，AMP的黏度
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显微镜)、EDS (能量色散X射线光谱)和XPS (X射线光 大于MEA和3-AP，且3种醇胺溶液的黏度随着吸收
电子能谱)分析，探究了体系的润滑机制. CO 时间的增长而逐渐上升，如图2(c~f)所示. 这是由
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于CO 与氨基反应使醇胺转变为阴阳离子，使得体系
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1 试验部分
内部分子间的作用力增强，进而使得黏度上升.
1.1 试验试剂 2.2 摩擦性能考察
乙醇胺(MEA≥99%)，2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP≥ 通过四球摩擦试验机(杠杆型)分别考察不同CO 2
95%)，3-氨基丙醇(3-AP≥99%)，药品均来自国药集团 吸收时间下(0、20、40和60 min)的醇胺溶液的摩擦学
化学试剂有限公司；去离子水来自中国科学院兰州物 性能，试验条件为30 min、98 N和300 r/min. 可以发现醇
理化学研究所；氢氧化钠(分析纯)来自国药集团化学 胺溶液在吸收CO 之后减摩性能得到增强，如图3(a~
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试剂有限公司. c)所示. MEA、AMP和3-AP在未吸收CO 时平均摩擦系
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1.2 试验装置 数分别为0.19、0.20和0.29，在吸收60 min的CO 后平均
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高纯度二氧化碳(纯度99%)来自青岛德海伟业科 摩擦系数分别为0.13、0.14和0.15，计算得到吸收60 min
技有限公司，设置压强0.02 MPa，在室温下(25 ℃)通 CO 可使MEA和AMP摩擦系数降低约33%，3-AP摩擦
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