功能化二硫化钼纳米片的制备及其性能研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wzgncsyj1
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纳米材料的应用是近年来石油开发领域的研究热点,利用其尺寸小可深入储层小孔喉、比表面积大反应活性高可进行功能化改造等特点,有望解决目前化学驱技术面临的一系列问题,如低波及效率、高费用、恶劣的储层条件下适应范围窄以及对储层有潜在伤害等。本论文通过水热法合成了具有片状结构的二硫化钼(MoS2),通过加入表面活性剂和有机硫化物对其进行功能化改造,并考察稳定性、界面活性、乳化性能和润湿性四个方面,为其进一步工业应用提供理论指导。本文首先研究了钼硫比、反应时间和温度对水热法制备纳米片的结构影响。实验表明,在钼硫比1:30、反应时间为24 h以及反应温度为220℃条件下可以得到带表面负电且具有片状结构的纳米MoS2,平均粒径为191 nm。稳定性实验证明未改性的MoS2纳米片在矿化度为100 mg/L和1000 mg/L的Na Cl溶液中可以稳定分散至少720 min,但分散在矿化度为10000 mg/L Na Cl溶液的MoS2纳米片在150 min出现透光率大幅度升高,说明分散液中出现聚沉现象。其次分别采用表面活性剂和疏水剂对MoS2纳米片进行功能化改性,红外光谱结果表明这两种方法均可成功对纳米片进行改性。表面活性剂修饰的纳米片(S-MoS2)粒径分布在200 nm左右,其电荷性质由表面活性剂种类决定;疏水剂修饰的纳米片(C-MoS2)粒径分布在300 nm左右,依然维持负电。稳定性实验结果表明十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基硫醇(C12-SH)的加入可以增强MoS2纳米片的在10000 mg/L Na Cl溶液中的分散稳定性;界面性能实验结果证明,MoS2纳米片自身不具备改变油水界面张力的能力,但功能化纳米片由于表面存在疏水碳链可以在油水界面处产生吸附层并且具有降低界面张力的能力。乳化实验结果证明功能化纳米片具有乳化能力,形成的乳液液滴排列紧密且大小均匀。润湿性实验结果表明,未改性的MoS2纳米片具有改变润湿性能力,将油湿表面转化为水湿表面。而功能化纳米片可以将接触角进一步增大至中性润湿,加入SDBS改性之后接触角由21.40°增大至94.6°;加入C12-SH改性接触角由21.40°增大至104.5°。最后对比分析,证明了化学改性手段可以更有效地提高MoS2分散稳定性,并且C12-SH-MoS2纳米片在界面性能、乳化性能和润湿性能这三个方面表现出色,可为后续实际应用提供指导。
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