Óxido de grafeno alquilado dopado con azufre: aditivo lubricante anti-desgaste verde superior

Resumen

El óxido de grafeno dopado con azufre y alquilado (SA-GO) preparado por sulfatación y alquilación de óxido de grafeno se aplica como aditivo anti-desgaste verde eficiente para condiciones severas de operación de motores. El análisis de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) revela que el contenido de azufre de SA-GO modificado con octadecilamina (sulfatación seguida de alquilación) aumenta 79 veces comparado con el proceso inverso (alquilación seguida de sulfatación, AS-GO), sugiriendo que la ruta de preparación es factor clave del proceso de sulfatación. El mayor contenido de azufre y la constitución de enlace –C–S–C– resultan en mejor efecto lubricante, mientras que la investigación de la longitud de cadena de modificación alquilada y concentración de SA-GO alquilado indica que SA-GO modificado con octilamina muestra menor diámetro de huella de desgaste en el rango de concentración entre 1 × 10^-4 y 2,5 × 10^-4 % en peso. El porcentaje de decremento del diámetro de huella de desgaste es 43,2% en aceite lubricante 928 y 17,2% en aceite PAO4 cuando SA-GO modificado con octilamina se aplica a concentraciones 2,5 × 10^-4 % en PAO4 y 1 × 10^-4 % en aceite 928, respectivamente. El contenido de azufre en muestras de aceite es solo 0,006-0,001 % en peso, mucho menor que el estándar de 0,5 % recomendado por ILSAC. El trabajo indica que el aditivo SA-GO es más factible para tratamiento de contaminación enfocado en reducción sustancial de contenido de azufre en aceite lubricante manteniendo la capacidad lubricante.

Introducción

Los aditivos anti-desgaste orgánicos basados en azufre se usan ampliamente en aceites lubricantes para promover la capacidad anti-desgaste de pares de fricción bajo presión extrema donde la película de aceite falla al separar partes móviles, como aceite de engranajes con azufre [1] y polialfaolefina [2]. Dado que el azufre activo excesivo en compuestos orgánicos podría envenenar el catalizador ternario del sistema de reducción de emisiones al servir en el anillo de pistón y pared del cilindro, resultando en grave contaminación ambiental, el próximo estándar obligatorio del Comité Internacional de Estandarización y Aprobación de Lubricantes (ILSAC) [3] requiere que el contenido de azufre del aceite lubricante sea menor a 0,5 % en peso, ya que un mayor contenido podría deteriorar la calidad de gases de escape del motor [4]. Para resolver el problema, se han desarrollado muchas estrategias incluyendo modificadores de fricción orgánicos como alquil-ciclenos sin azufre [5], sales de quinolinio [6], y aditivos anti-desgaste nanomateriales como grafeno co-dopado con BN [7], SiC@grafeno [8], grafeno arrugado [9], y nanoscroll de grafeno [10] para reducir o eliminar el contenido de azufre de aceites lubricantes. Sin embargo, los métodos de desarrollo anteriores aún necesitan mucho tiempo para verificar el efecto lubricante práctico, factor ambiental, seguridad y otros aspectos para confirmar resultados de aplicación real.

Este artículo se centra en preparar óxido de grafeno dopado con azufre para actuar como aditivo anti-desgaste eficiente de bajo contenido de azufre para condiciones severas de operación a alta temperatura. Basado en investigaciones de preparación de grafeno dopado con azufre, los nanomateriales únicos podrían obtenerse por reacciones de tiourea [11], NaHSO₃ [12], K₂S₂O₈ [13], disulfuro de fenilo [14, 15], azufre [16], Na₂S [17], CS₂ [18], P₄S₁₀ [19], H₂S [20], SO₂ [21], CS₂ [21], disulfuro de bencilo [22], y óxido de grafeno bajo condiciones hidrotérmicas u otras simples. Tras el proceso de dopaje con azufre, el óxido de grafeno dopado podría mejorar significativamente las propiedades anti-desgaste del aceite base. La característica más importante del aditivo anti-desgaste único es el elemento azufre anclado en la estructura molecular del óxido de grafeno dopado con azufre. Añadir óxido de grafeno dopado con azufre en aceite lubricante mantendría simultáneamente las ventajas de aditivos anti-desgaste con azufre y reduciría el contenido de azufre a ~ 1/1000 comparado con aditivos orgánicos de azufre.

Resultados y discusión

El análisis XPS (Fig. 1) sugiere que cuatro elementos —oxígeno, nitrógeno, carbono y azufre— existen en el óxido de grafeno dopado con azufre. Dos rutas de preparación diferentes aplicadas en la investigación indican que el método de modificación afectaría sustancialmente la composición química del óxido de grafeno alquilado dopado con azufre.

SA-GO y AS-GO fueron examinados por XPS para evaluar la eficiencia de dopaje de azufre de las rutas de preparación. En comparación con el contenido de azufre de AS-GO, el proceso de dopaje de SA-GO es mucho mejor. Como se muestra en Tabla 1, el contenido de azufre de SA-GO (1,94-3,16 % at) es unas decenas de veces mayor que AS-GO (0,04-0,08 % at). Los resultados también indican que la alquilación antes de sulfatación reduciría dramáticamente los puntos activos en el óxido de grafeno, resultando en decremento significativo de eficiencia de la sulfatación posterior de AS-GO. Dado que el contenido de azufre de AS-GO está en rango 0,04-0,08 % at, la preparación de AS-GO muestra rara ventaja y selectividad de alquilamina en eficiencia del proceso de dopaje de azufre. Como se muestra en Tabla 1, el contenido de azufre de SA-GO modificado con octadecilamina aumenta 79 veces versus AS-GO modificado con octadecilamina.

El contenido de nitrógeno también se ve afectado por las rutas de preparación. Al ser primero modificado con alquilamina y luego con P₄S₁₀, el porcentaje atómico de nitrógeno en AS-GO es solo 0,36-0,65 % at, obviamente menor que SA-GO (3,42-3,83 % at). Sin embargo, el nitrógeno en SA-GO y AS-GO difiere del nitrógeno en grafeno dopado con nitrógeno. El nitrógeno de SA-GO y AS-GO está principalmente ubicado en grupos funcionales de alquilamina, no en la estructura de grafeno. Basado en la cantidad añadida de SA-GO de 1-5 × 10^-4 % en peso en muestras de aceite, el contenido de azufre en muestras de aceite es solo 0,006-0,001 % en peso, mucho menor que el estándar de 0,5 % de ILSAC [3].

Los resultados de ajuste de picos muestran que el contenido de enlaces es muy diferente en SA-GO tras reaccionar óxido de grafeno dopado con azufre con butilamina, octilamina, laurilamina y octadecilamina. En el análisis S2p de alta resolución de SA-GO (Fig. 2), dos picos centrados en 161,9 eV y 164,1 eV se asignan a S2p_3/2 y S2p_1/2, respectivamente, picos resultantes del doblete spin-órbita S2p del enlace –C–S–C– [11, 13]. Las configuraciones de enlace S2p_3/2 y S2p_1/2 se atribuyen a formación de enlaces C=S y C–S en la estructura SA-GO [16]. Los otros dos picos alrededor de 165,2 eV y 168,1 eV se asignan a enlaces –C–SO_x–C–, derivados principalmente de especies de óxido de azufre en SA-GO [15,16,17, 22]. Basado en resultados de ajuste de picos de Fig. 2, las configuraciones de enlace –C–S–C– y –C–SO_x–C– en SA-GO se calculan y demuestran en Tabla 2. Tras sulfatación y alquilación del GO (preparado por oxidación 24 h), el porcentaje atómico de enlace –C–S–C– es bastante similar en SA-GO usando octilamina, laurilamina y octadecilamina como reactivos para alquilación.

Aunque el contenido de azufre aumenta significativamente tras sulfatación, la configuración de enlace –C–S–C– indica el enlace de azufre en la estructura molecular de óxido de grafeno, y la configuración –C–SO_x–C– se atribuye a reacción de reducción incompleta en la sulfatación mientras P₄S₁₀ reacciona con óxido de grafeno. En el análisis XPS de azufre de alta resolución, el óxido de grafeno modificado con butilamina muestra el menor contenido de –C–S–C– entre las cuatro alquilaminas aplicadas. Los resultados indicaron que el proceso de alquilación posterior podría afectar las configuraciones de enlace C–S.

El análisis termogravimétrico (TGA) se aplica para determinar la eficiencia de alquilación de reacciones entre butilamina (GO-C4), octilamina (GO-C8), laurilamina (GO-C12), octadecilamina (GO-C18) y óxido de grafeno dopado con azufre (tiempo de oxidación GO 24 h). Como se muestra en Fig. 3, la pérdida de peso de GO-C12 (80,9 %) y GO-C18 (73,9 %) es mucho mayor que GO-C4 (39,3 %) y GO-C8 (42,6 %), indicando que el contenido de compuestos orgánicos injertados químicamente en GO-C12 y GO-C18 es mucho mayor. Sin embargo, los compuestos orgánicos injertados en GO-C4 y GO-C8 son incluso altos, ya que la pérdida de peso de GO es solo 3,5 % a 700 °C sugiriendo casi ningún compuesto orgánico en GO.

La alquilación de SA-GO también se confirma por espectros ATR-FTIR mostrados en Fig. 4. Picos de absorción fuertes en ~ 2848 cm^-1 y ~ 2780 cm^-1 se asignan a vibración de estiramiento de enlaces C-H de grupos –CH₃ y –CH₂, coincidente con resultados TGA que SA-GO alquilado contiene cantidad considerable de materia orgánica. El pico centrado en ~ 1540 cm^-1 representa vibración fuera de plano de grupo –CH₂ y vibración de deformación asimétrica. El pico de absorción ancho e intenso en ~ 1050 cm^-1 se atribuye a vibración de estiramiento de enlace –C–N, que compone el enlace amida (CO–NH) entre óxido de grafeno y alquilaminas. Los resultados ATR-FTIR (Fig. 4) muestran que el proceso de alquilación es efectivo para preparar óxido de grafeno alquilado dopado con azufre.

Las imágenes TEM y análisis de perfil de la nanoestructura típica SA-GO se muestran en Fig. 5. Tras filtración, SA-GO se apila en Fig. 5a; sin embargo, una nanoestructura tipo lámina de grafeno aún puede delinear por zona de línea discontinua. Figura 5b es imagen TEM de alta resolución de zona cuadrada destacada en Fig. 5a. Según análisis de perfil (Fig. 5e), las cinco capas medidas en Fig. 5b son 1,452 nm, y así la distancia intercapas promedio es 0,363 nm, altamente coincidente con el espaciamiento interplanar de grafito (tarjeta JCPDS no. 75-1621). Patrones de difracción electrónica de área seleccionada (SAED) (Fig. 5d) de SA-GO son casi anillos de difracción de grafito [23]. Según tarjeta JCPDS no. 75-1621, el anillo de difracción interno se atribuye al plano cristalino (002) y el externo al plano (101), sugiriendo la naturaleza de grafeno de SA-GO.

Según análisis Raman de SA-GO (Fig. 6) preparado por reacciones de octadecilamina y óxido de grafeno dopado con azufre (tiempo oxidación GO 24 h), dos picos centrados en 1350 y 1584 cm^-1 se atribuyen a bandas D y G de SA-GO, mientras el pico alrededor de 2690 cm^-1 se asigna a bandas 2D de SA-GO [23, 24]. El pico Raman alrededor de 2440 cm^-1 se sugiere como banda C [25] o D + D'' [26] de grafeno y puede verse en espectros Raman en papers [27, 28]. El valor I_D/I_G de GO es 0,986, ligeramente menor que SA-GO (I_D/I_G = 1,05), indicando que la estructura de grafeno en reacciones de modificación no cambió significativamente.

El aceite base 928 de aviación es principalmente polialfaolefina (PAO), alcanos saturados con ~ 30 átomos de carbono. En este artículo, aceite lubricante 928 y PAO4 (viscosidad cinemática ~ 4 mm²/s a 100 °C) se usan como sustrato, y luego SA-GO alquilado se añade a los aceites para explorar sus propiedades dispersantes. Como se muestra en Fig. 7, las fotos de muestras de aceite SA-GO muestran que el color se vuelve gradualmente más oscuro con cantidad creciente de SA-GO. Esto debería ser por aumento de absorción de luz visible al añadir SA-GO. Sin embargo, hay un poco de sedimento en el fondo de las cubetas incluso si el óxido de grafeno ha sido modificado químicamente para mejorar la dispersibilidad. Como se muestra en Fig. 7b y d, el color de muestras 928 es amarillo claro comparado con PAO4 porque el color del aceite 928 es amarillo claro. Aparentemente, la concentración de SA-GO afecta sustancialmente la intensidad de absorción.

Para analizar cuantitativamente la dispersibilidad de muestras de aceite SA-GO, se aplica espectrofotómetro UV-vis para probar la absorción. Los resultados se muestran en Fig. 7e y f. Tras precipitación 24 h (1440 min), la absorción normalizada de muestras de aceite SA-GO disminuye. Interesantemente, la reducción de absorción normalizada de muestra de alta concentración es relativamente más lenta que la de muestras de baja concentración. El fenómeno indica dispersibilidad sustancialmente mejorada de SA-GO que no mostró agregación obvia incluso en condición de concentración relativamente alta.

De la tendencia decreciente de la curva en Fig. 7e y f, un método de calcular la pendiente del ajuste lineal de la cola lineal de la absorción normalizada de SA-GO podría demostrar cuantitativamente la dispersibilidad. Como se muestra en Tabla 3, los resultados indican que la tendencia decreciente de muestras de aceite SA-GO de alta concentración es mayor que baja concentración, aunque la reducción de absorción normalizada de alta concentración es relativamente más lenta. El análisis de dispersión sugiere que SA-GO tiene excelente dispersibilidad tras modificación química incluso en concentración relativamente alta; sin embargo, muestras de alta concentración tienen mayor tendencia decreciente a largo plazo. Las propiedades tribológicas de muestras de aceite SA-GO se miden con probadores de cuatro bolas para evaluar el efecto de mejora lubricante de SA-GO como aditivo lubricante. Como se menciona en sección "Método", el diámetro de huellas de desgaste se mide tras terminar la prueba, y también se obtiene el valor de carga máxima sin agarrotamiento (P_B). El diámetro promedio de huellas de desgaste mientras SA-GO se aplica como aditivo lubricante se muestra en Fig. 8.

Primero, el diámetro promedio de muestras SA-GO en aceite 928 es mucho menor que SA-GO disperso en aceite base PAO4. Este fenómeno podría atribuirse al aceite 928 que contiene aditivos anti-desgaste de fosfato orgánico que reducen efectivamente el volumen de desgaste durante deslizamiento [29]. El aditivo anti-desgaste con fosfato podría reaccionar con pares de fricción de acero para generar tribofilm incluyendo fosfato de hierro, fosfato ferroso y otros compuestos con fosfato bajo régimen de lubricación límite.

Segundo, la ruta de modificación juega papel importante en comportamiento anti-desgaste de muestras de aceite SA-GO [30, 31]. SA-GO modificado con octilamina muestra mejores propiedades lubricantes entre muestras incluyendo ambos aceites PAO4 y 928. Los resultados coinciden con análisis TGA mostrado en Fig. 4 y estructura molecular de PAO4 o aceite base 928. Según TGA, la pérdida de peso de SA-GO (modificado con octilamina) es solo aproximadamente la mitad comparado con SA-GO modificado con laurilamina y octadecilamina, lo que significa que la cantidad de óxido de grafeno dopado con azufre en SA-GO modificado con laurilamina y octadecilamina es solo aproximadamente la mitad comparado con SA-GO modificado con octilamina. Dado que la cantidad añadida de SA-GO es solo 1, 2,5 y 5 × 10^-4 % en peso, la escasez severa de óxido de grafeno dopado con azufre en SA-GO modificado con laurilamina y octadecilamina resultará en deterioro de su capacidad anti-desgaste. Por otro lado, SA-GO modificado con butilamina tiene contenido similar de óxido de grafeno dopado con azufre con SA-GO modificado con octilamina según análisis TGA. Sin embargo, la dispersibilidad de SA-GO modificado con butilamina es intrínsecamente menor que octilamina ya que la cadena de carbono alquilada de SA-GO modificado con octilamina es bastante cercana a la cadena lateral de PAO4 o aceite base 928 [32].

Tercero, la concentración de SA-GO en muestras de aceite podría afectar la capacidad anti-desgaste. Muchas investigaciones han probado que si la concentración de grafeno y/o sus derivados es demasiado alta, el grafeno (o derivados) tiende a agregarse en líquido. En aplicación lubricante, el grafeno agregado no funcionaría como aditivo lubricante efectivo, incluso perjudicial para propiedades tribológicas. En este caso, la concentración SA-GO de 5 × 10^-4 % es demasiado alta para lubricación tanto en 928 como PAO4, debido al aumento anormal de diámetro de huella de desgaste. Así, concentraciones SA-GO (modificado con octilamina) de 1 y 2,5 × 10^-4 % se confirman en la investigación con mejor efecto lubricante en aceite 928 (diámetro huella 0,25 mm) y aceite PAO4 (diámetro 0,53 mm), respectivamente. Comparado con aceite 928 puro y PAO4 puro, el decremento de diámetro de huella es 43,2% y 17,2% en aceite 928 y PAO4, respectivamente. El efecto de mejora lubricante de SA-GO en aceite 928 es mucho mejor que en PAO4, demostrando excelente efecto sinérgico lubricante de SA-GO en aceite 928.

El valor de carga máxima sin agarrotamiento (P_B) de SA-GO (preparado por óxido de grafeno dopado con azufre y octilamina) en PAO4 (Fig. 9a) y 928 (Fig. 9b) se determinó con probador de cuatro bolas. Como se muestra en Fig. 9a, la mejora P_B de SA-GO es considerable con incremento 55,6% para P_B a concentración 1 × 10^-4 % y 72,2% a 5 × 10^-4 %. Los resultados sugieren que la resistencia de película de aceite se mejora sustancialmente al añadir SA-GO en muestras de aceite PAO4. Los valores P_B de SA-GO preparados con butilamina (Archivo adicional 1: Figura S2a), laurilamina (Archivo adicional 1: Figura S2b) y octadecilamina (Archivo adicional 1: Figura S2c) en PAO4 se muestran en SI, indicando resultados similares que mayor concentración SA-GO en PAO4 ayuda a promover valor P_B.

El valor P_B de SA-GO (preparado con óxido de grafeno dopado con azufre y octilamina) en aceites 928 (Fig. 9b) también aumenta con concentración creciente SA-GO hasta 2,5 × 10^-4 %. Incluso añadiendo más SA-GO en aceite 928, el valor P_B no cambió a 5 × 10^-4 %. Comparado con SA-GO preparado con butilamina (Archivo adicional 1: Figura S3a), laurilamina (Archivo adicional 1: Figura S3b) y octadecilamina (Archivo adicional 1: Figura S3c) en aceite 928, SA-GO modificado con butilamina tiene P_B relativamente menor (82 kg) a 2,5 × 10^-4 %. Sin embargo, SA-GO modificado con laurilamina y octadecilamina en 928 muestran P_B similar (92 kg) con octilamina. El fenómeno sugiere que la cantidad añadida SA-GO debería ser 2,5 × 10^-4 % considerando efecto agregación, propiedades anti-desgaste y valor P_B.

Tras deslizamiento por fricción, el análisis SEM y EDS de huella de desgaste indica que el azufre de SA-GO probablemente juega papel clave en comportamiento lubricante reactivo para formar película lubricante límite química con azufre. Como se muestra en Fig. 10a (imagen SEM huella) y b (espectro EDS Fig. 10a, resultados integración escaneo lineal mostrado en Fig. 10a marcado como línea discontinua), el espectro EDS de huella muestra cinco elementos Fe, O, C, Cr y S en la huella.

El contenido de azufre en huella alcanza 0,46 % at, mucho mayor que huella de aceite 928 puro (contenido azufre ~ 0%, Archivo adicional 1: Figura S4). Así, el mayor contenido de azufre en tribofilm está fuertemente relacionado con análisis de diámetro promedio huella, estudio de dispersión y análisis TGA, sugiriendo que propiedades anti-desgaste favorecen mayor contenido de azufre y mayor porcentaje de grafeno, y la dispersibilidad beneficia de longitud de cadena de carbono similar a cadena lateral de aceites base.

Conclusiones

SA-GO se prepara por sulfatación y alquilación de óxido de grafeno. Basado en análisis XPS, la ruta sulfatación seguida de alquilación (producto SA-GO) es mucho mejor que alquilación seguida de sulfatación (producto AS-GO) para dopaje de azufre en óxido de grafeno. Pruebas anti-desgaste revelan que SA-GO preparado con óxido de grafeno dopado con azufre y octilamina tiene menor diámetro huella (0,25 mm) en aceite 928 a concentración 1 × 10^-4 %, ya que el aditivo tiene porcentaje relativamente alto de grafeno (57,4 %), alto contenido azufre (2,49 % at) y buena dispersibilidad (octilamina tiene longitud cadena de carbono similar a PAO4 o aceite base 928). Comparado con aceite 928 puro y PAO4 puro, el porcentaje de decremento de diámetro huella es 43,2% en aceite 928 y 17,2% en PAO4 mientras SA-GO modificado con octilamina se aplica a concentraciones 2,5 × 10^-4 % en PAO4 y 1 × 10^-4 % en 928, respectivamente. La investigación tribológica de óxido de grafeno dopado con azufre sugiere que SA-GO es aditivo anti-desgaste eficiente.

Método

El óxido de grafeno alquilado dopado con azufre en este artículo se prepara por modificación química de óxido de grafeno con P₄S₁₀ y cuatro alquilaminas (octadecilamina, laurilamina, octilamina y butilamina). Importante, se aplican dos rutas de preparación diferentes para obtener óxido de grafeno alquilado dopado con azufre comparándolas mutuamente. Una ruta donde óxido de grafeno primero reacciona con P₄S₁₀ y luego alquilaminas resulta en producto SA-GO, y otra donde óxido de grafeno primero reacciona con alquilaminas y luego P₄S₁₀ da producto AS-GO.

Como se muestra en Fig. 11, la investigación de SA-GO y AS-GO está diseñada para estudiar contrastivamente la relación entre composición química y rendimiento lubricante. Las condiciones experimentales detalladas se describen según ruta de preparación SA-GO.

Preparación del óxido de grafeno dopado con azufre

En este artículo, el óxido de grafeno dopado con azufre se prepara por reacciones entre P₄S₁₀ (puro químico) y óxido de grafeno preparado por método Hummers modificado [33]. La condición experimental detallada se describe:

Tres químicos: 3 g polvo grafito (malla 3500, pureza > 99,9 %), 1,5 g NaNO₃ y 138 mL H₂SO₄, se añadieron en matraz de tres cuellos y agitaron 3 min. Tras transferir a baño de hielo, 3 g KMnO₄ (puro químico) se añadió lentamente en mezcla bien mezclada para evitar sobrecalentamiento, luego la mezcla se colocó en baño de aceite para reflujo y agitación 6, 12 y 24 h, respectivamente.

100 mg óxido de grafeno preparado arriba y 300 mg P₄S₁₀ se dispersaron ultrasónicamente en 20 mL DMF en matraz de tres cuellos. Luego la mezcla reflujo en atmósfera N₂ a 100 °C 24 h. Tras enfriar a temperatura ambiente, se lavó con acetona, alcohol y agua DI mientras filtración a presión negativa se realizó simultáneamente.

Preparación del óxido de grafeno alquilado dopado con azufre

El óxido de grafeno dopado con azufre sintetizado (100 mg) se dispersó ultrasónicamente en 5 mL DMF y mezcló con 20 mL SOCl₂ (puro químico) para reaccionar bajo reflujo a 80 °C 24 h. Tras lavar con tetrahidrofurano (THF) para remover SOCl₂, el producto se dispersó ultrasónicamente en 2 mL THF al que se añadió 1 mL alquilamina (octadecilamina, laurilamina, octilamina, butilamina, respectivamente), y el sistema se calentó a 80 °C y agitó 24 h. El producto amarillo claro, óxido de grafeno alquilado dopado con azufre, se lavó a fondo y secó al vacío para aplicaciones further.

Instrumentos de caracterización y pruebas tribológicas del óxido de grafeno alquilado dopado con azufre

Los productos se caracterizaron por espectroscopía infrarroja transformada de Fourier reflexión total atenuada (ATR-FTIR, PerkinElmer Spectra Two), microscopía electrónica de barrido (SEM, Hitachi SU-8000, modo electrones secundarios, voltaje aceleración 10 kV), microscopía electrónica de transmisión (TEM, TECNAI-F20 con voltaje aceleración 300 kV, campo claro), difracción electrónica área seleccionada (SAED), Raman (Senterra&Veate X70, láser argón iones excitación 514,5 nm) y espectroscopía fotoelectrones rayos X (XPS, Escalab-250Xi; ajuste curvas usando software Thermo Avantage v4.87 basado en método iterativo Powell y 100 iteraciones máximas), espectrofotómetro UV-vis (Thermal Fisher, Genesys180), y mediciones TGA en analizador TGA 8000 (PerkinElmer) 50-550 °C bajo N₂ con velocidad calentamiento 10 °C/min.

Se aplicaron aceite lubricante 928 (disponible comercialmente Henan Hangcai Science and Technology Co. Ltd.) y aceite base polialfaolefina (PAO, comprado Shanghai Foxsyn Chemical Science and Technology Co. Ltd.) como lubricantes en experimentos tribológicos. Todas las muestras de aceite SA-GO se sonicaron 5 min antes de pruebas. Todos los experimentos tribológicos se realizaron con probador cuatro bolas tipo palanca (Jinan Shijin Group Co. Ltd., MRS-10G y MRS-10P). Velocidad rotación MRS-10G 1450 r/min, carga 392 N, tiempo prueba 30 min; velocidad MRS-10P 1760 r/min, tiempo 10 s. Bolas acero usadas son bolas uniformes 12,7 mm GCr15 cromo acero dureza Rockwell 59-61 HRC. Diámetro huella medido por microscopio óptico (resolución ± 0,01 mm). Todos los químicos son pureza analítica excepto aceites base, aceites lubricantes formulados y químicos específicamente declarados.