Reduced graphene oxide (rGO)–copper oxide nanocomposites are prepared by covalent grafting of CuO nanorods on the rGO skeleton. Chemical and structural features of rGO–CuO nanocomposites are probed by FTIR, XPS, XRD and HRTEM analyses. Photocatalytic potential of rGO–CuO nanocomposites is explored for reduction of CO2 into the methanol under the visible light irradiation. The breadth of CuO nanorods and the oxidation state of Cu in the rGO–CuO/Cu2O nanocomposites are systematically varied to investigate their photocatalytic activities. The pristine CuO nanorods exhibited very low photocatalytic activity owing to fast recombination of charge carriers and yielded 175 μmol g−1 methanol, whereas rGO–Cu2O and rGO–CuO exhibited significantly improved photocatalytic activities and yielded five (862 μmol g−1) and seven (1228 μmol g−1) folds methanol, respectively. The superior photocatalytic activity of CuO in the rGO–CuO nanocomposites was attributed to slow recombination of charge carriers and efficient transfer of photo-generated electrons through the rGO skeleton. This study further excludes the use of scavenging donor.

Graphene oxide was found to be a highly efficient, reusable and cost-effective organocatalyst for the aza-Michael addition of amines to activated alkenes to furnish corresponding β-amino compounds in excellent yields.

We report on the preparation of alkylated graphenes on a large scale followed by their dispersion in organic solvents. The alkylated graphenes with variable alkyl chain lengths (Cn = 8, 12, 18) are prepared by coupling of alkylamine with carboxylic groups of graphene oxide (GrO). The FTIR, UV-Visible, and TGA results reveal that, during alkylation, the oxygen functionalities of GrO are reduced significantly and the average size of the sp2 carbon domain increased, which is further supported by Raman characteristics. It is observed that the dispersibility of alkylated graphene in hydrocarbon solvents increases on increasing the chain length of (a) hydrocarbon solvents used for the dispersion and (b) alkyl groups attached to the graphene. The van der Waals interaction between methylene units associated with alkylated graphenes and hydrocarbon solvents plays a crucial role in determining their dispersion characteristics, and such an interaction increases with increasing methylene units. Octadecylamine functionalized graphene (ODA-Gr) dispersion in hexadecane is found to have long-term dispersion stability due to its high degree of cohesive interaction. The lubrication characteristics of hexadecane containing ODA-Gr were probed by evaluating its friction and wear properties. The results reveal that hexadecane doped with an optimized dose of 0.06 mg mL−1 ODA-Gr reduced friction and wear by 26% and 9%, respectively, compared to hexadecane. The lubricity enhancement could be attributed to uninterrupted supplies of graphene nanosheets under the rubbing surfaces, where these nanosheets prevent direct contact between the rubbing surfaces, providing low resistance to shear.

Graphene, a lamellar structured material, easily shears at the contact interfaces and exhibits excellent mechanical strength and conductivity, which promises its potential for tribological applications. However, the dispersion of graphene in lube media is a big challenge. Herein, we developed a chemical approach for selective inclusion of long alkyl chains on the edges and defects sites of reduced graphene oxide sheets through the amide linkage, which facilitates their stable dispersion in the lube oil. Chemical and structural features of site-selective chemically functionalized reduced graphene oxide are monitored by FTIR, XPS, XRD, TG-DTA, FESEM, and HRTEM. Tribological test results showed that the chemically functionalized reduced graphene oxide, as an additive to 10W-40 engine oil, significantly reduced both the friction and the wear of steel balls. The stable dispersion of chemically functionalized reduced graphene oxide provides low resistance in a sheared contact owing to weak van der Waals interaction between their lamellas, thus significantly reducing both the friction and the wear.

This study demonstrates fast and efficient removal of dyes from the wastewater using nanostructural MoS2 as a regenerative adsorbent. The hierarchical microspheres of MoS2 nanosheets were prepared by a one-step facile and scalable hydrothermal route using polyethylene glycol as a templating material. Chemical and morphological features of hierarchical microspheres of MoS2 nanosheets were examined by XPS, FTIR, XRD, FESEM, and HRTEM. The adsorption of a series of organic dyes using MoS2 nanosheets was systematically investigated. The kinetic study illustrated that adsorption of methylene blue dye onto the MoS2 nanosheets followed the pseudo-second-order model. The adsorption isotherm at the equilibrium was supported by the Freundlich model. The hierarchical microspheres of MoS2 nanosheets showed adsorption capacity as high as 297, 204, 216, 183, 146 mg g–1 for methylene blue, malachite green, rhodamine 6G, fuchsin acid, and congo red dyes, respectively. The high adsorption capacity was attributed to the hierarchical arrangement of MoS2 nanosheets in the microscopic spheres, where dye molecules have very fast accessibility. Importantly, the hierarchical microspheres of MoS2 nanosheets can be efficiently regenerated and reused for the dye adsorption of subsequent batch without compromising the adsorption capacity.

This study explores lubricants derived from Karanja seed oil (Pongamia pinnata) through chemical modification and combined with hexagonal boron nitrides (h-BN) to demonstrate improved load-bearing performance. The tribological properties of pure, chemically modified Karanja oil, and oil mixed with fatty acid functionalized h-BN (fh-BN) were assessed. Initial tests evaluated essential lubricating properties. A 50% chemically modified oil blend performed best at sliding speeds from 0.05 to 0.3 m/s. Key measurements included frictional loss, failure load, wear volume, and coefficient of friction for modified blends and fh-BN nano lubricants. The 100% modified blend (100% MKO) withstood 114% higher load before failure, while fh-BN enhanced load capacity by 107% compared to pure Karanja oil. Post run-in phase, frictional work loss was similar between 100% MKO and pure oil when tested with starvation of lubricants; however, 50% MKO and 0.025 wt% h-BN and fh-BN blends showed reduced frictional work loss. The fatty acid layer on functionalized fh-BN surfaces promotes the formation of a thin tribolayer, enhancing their overall lubrication performance.

The present work addresses the synthesis and application of graphene‐based ternary nanocomposite for anticorrosion performance to protect mild steel in an accelerated corrosive environment. The chemically‐functionalized graphene‐nickel oxide (Gr‐NiO)‐PANI ternary nanocomposite is synthesized by the hydrothermal reduction of graphene oxide (GO) and nickel salt in the presence of urea, followed by interfacial wrapping of Gr‐NiO by in situ grown polyaniline (PANI). The transmission electron microscopic images reveal the wrapping of Gr‐NiO by PANI in the Gr‐NiO‐PANI ternary nanocomposite. The spectroscopic analyses (Fourier transform infrared and Raman) suggest the multiple interactions between Gr‐NiO and interfacially grown PANI in Gr‐NiO‐PANI. The thoroughly blended Gr‐NiO‐PANI ternary nanocomposite into epoxy matrix via interfacial interactions provides uniform coating (thickness: 87 ± 6 μm) on mild steel and increases the hardness by 160%. The corrosion inhibition performance of PANI, Gr‐PANI, and Gr‐NiO‐PANI nanocomposites in epoxy coating is probed based on electrochemical and salt spray measurements in a 3.5% NaCl solution. The Gr‐NiO‐PANI in the epoxy coating substantially enhances the total impedance and protects the underneath mild steel. The salt spray tests further corroborate the electrochemical results and demonstrate substantial enhancement in corrosion inhibition by Gr‐NiO‐PANI nanocomposite with no sign of corrosion even after 10 days, revealing its potential to mitigate corrosion of mild steel‐based structural and engineering installations.

Sustainable and ecofriendly materials are gaining immense interest in various engineering applications to minimize environmental footprints. In particular, biomass-derived carbon materials with controlled structural features play important roles in the development of structural and functional composites for different industrial applications. The biomass-based lamellar structured carbon materials hold significant potential for tribological applications. The present work demonstrates the synthesis of graphitic domains-enriched biocarbon from lignocellulosic agrowaste biomass and its application as a sustainable material of excellent lubrication performance. The structural, chemical, and morphological properties of biocarbons were probed by Raman, infrared, X-ray photoelectron spectroscopy, and transmission electron microscopy measurements. Octadecyltrichlorosilane was grafted on the biocarbon surface to make it compatible with mineral lube base oil for long-term dispersibility. The tribological experiments were conducted by ASTM D4172-B and ASTM D5183-21a test methods. The stable dispersion of biocarbon in mineral lube base oil extended excellent lubrication performance by reducing the friction coefficient (36%) and wear volume (64%) of the steel tribopair. The Raman results signified graphitic biocarbon-based thin film deposition on tribo surfaces, which protected the contact interfaces to minimize wear and decreased the friction coefficient. The excellent dispersibility, low resistance-to-shear by lamellar pattern, the excellent affinity of biocarbon to the steel surface, and the formation of graphitic biocarbon-based tribo thin films collectively improved the lubrication performance.

Abstract The current investigation explores the potential of Ni-doped hBN (hBN-O-Ni) as a solid lubricant in conjunction with Ag in improving the tribological performance of Ni alloy-Ag-hBN composites containing a fixed amount of silver (10 wt%) and different amounts (2, 4, 6, and 8 wt%) of hBN from room temperature to 800 °C by carrying out tests under a fixed load of 5 N and speed of 0.5 m/s using a ball-on-disk tribometer. The study also intends to determine the occurrence of any synergistic action between Ag and a hybrid nanomaterial (Ni-doped hBN) in achieving low friction and low wear properties over an extended range of temperatures. The results indicate that the composite having 4 wt% hBN exhibited the lowest wear-rate among all the materials, whereas the composite having 8 wt% hBN displayed the lowest coefficient of friction at all the temperatures under the condition of load and sliding speed used in the present study. The composite having 8 wt% hBN attained the lowest coefficient of friction (∼0.18) at 800 °C due to synergistic action between silver molybdates and hBN. At low temperatures, Ag and hBN provided lubrication, whereas at high temperatures lubricious oxides (NiO, NiMoO4, and MoO3), silver molybdates (Ag2MoO4, Ag2Mo2O7), and hBN contributed to lowering the coefficient of friction as well as wear-rate.