功能化氧化石墨烯在水基润滑体系的摩擦学行为

氧化石墨烯(GO)因兼具界面活性和摩擦学特性在金属加工液领域具有较大的应用潜能。制备了三种不同功能化GO(FGOs),包括醇边缘修饰的Oct-O-GO、胺边缘修饰的Oct-N-GO以及胺基面修饰的C8H18NGO,并采用元素分析、FTIR、Raman、XRD和TGA对其结构进行表征确认。首先,研究了FGOs的油水界面及乳化特性;然后,利用FGOs做乳化剂和润滑剂成功构建了GO基Pickering乳液;最后,采用UMT-Tribolab考察了所构建乳液的摩擦学性能,并利用XPS和XANES等探究了其润滑作用机理。     

Pickering乳液在石油行业中的应用进展

Pickering乳液具有稳定性好、易调控、成本低和污染小等特点,在造纸、药物、化妆品和材料等方面有很广泛的应用,但在石油行业应用较少。近几年来,由于Pickering乳液在复杂条件下良好的稳定性,在石油行业中越来越受重视。在分析Pickering乳液形成机理及影响因素的基础上,综述了近年来国内外Pickering乳液在钻井、提高采收率、防砂和油田污水处理中的应用,并对Pickering乳液在石油行业中的发展潜力进行了展望。     

基于Pickering乳液的油基钻井液

Pickering乳液通过颗粒在油水界面吸附,形成稳定界面膜防止水滴聚并,能够提高油基钻井液的稳定性。然而,关于Pickering乳液油基钻井液的研究,忽略了油相中水滴和无机亲水颗粒间相互作用,均未考虑配浆时加入的氢氧化钙、加重剂以及地层中进入的劣质固相等无机颗粒对乳液中水滴存在形式的影响。因此,向W/O型Pickering乳液中加入氢氧化钙、重晶石和不同水化程度高岭土颗粒,通过宏观沉降实验和显微镜图像证明水滴与颗粒结合,以结合水形式存在,导致颗粒聚集;通过激光共聚焦显微镜和低温差示扫描量热对结合水进行表征。通过添加分散剂可以促进结合水颗粒的分散,提高钻井液体系的稳定性。基于W/O型Pickering乳液的油基钻井液不是油包水乳液,而是结合水颗粒在油相中适度分散的体系。此外,配制低密度油基钻井液模型体系,并调控体系的流变性能,实现低温恒流变。     

Pickering乳液在石油行业中的应用进展北大核心CSCD

Pickering乳液具有稳定性好、易调控、成本低和污染小等特点,在造纸、药物、化妆品和材料等方面有很广泛的应用,但在石油行业应用较少。近几年来,由于Pickering乳液在复杂条件下良好的稳定性,在石油行业中越来越受重视。在分析Pickering乳液形成机理及影响因素的基础上,综述了近年来国内外Pickering乳液在钻井、提高采收率、防砂和油田污水处理中的应用,并对Pickering乳液在石油行业中的发展潜力进行了展望。     

Pickering乳液在油基钻井液中的应用

Pickering乳液以其较高的聚并稳定性、多样性、可调控性、低成本、低毒性和生物兼容性等优势,广泛应用于生物医学、食品和化妆品等领域。近年来,Pickering乳液在石油行业的应用备受关注。分析了Pickering乳液的稳定机理与其相较于传统乳液的优势;探究了影响Pickering乳液稳定性的诸多因素及调控方式;最后综述了近年来国内外Pickering乳液在钻井和驱油方面的应用,并对Pickering乳液在石油行业中的发展前景进行了展望。      

马来酸酐接枝纤维素晶须稳定Pickering乳液的性能

采用固相接枝制备马来酸酐接枝纤维素晶须(MAH-CW),讨论了其对苯乙烯/水乳液的稳定性能,并采用红外测试证实了接枝产物的生成。考察m(MAH)∶m(CW)、接枝温度和接枝时间对取代度的影响,在m(MAH)∶m(CW)为8、温度为110℃、时间为4h时,取代度最高为3.85。在纤维素晶须的纳米尺寸效应与马来酸酐接枝物的两性效应共同作用下,MAH-CW对苯乙烯/水乳液具有稳定性能。较高的取代度、较多的稳定剂和碱性环境有助于稳定乳液,可减缓乳液稳定指数的下降速度。     

磷钼酸/氧化石墨烯复合材料的制备及其氧化脱硫性能

以氧化石墨(GO)和磷钼酸(PMoA)为原料,采用固相合成法制备了PMoA/GO复合材料,利用XRD、FTIR和SEM对所合成的材料进行表征。表征结果显示,PMo A/GO仍保持了PMoA的Keggin结构,PMo A成功插层到GO的片层结构中。以PMoA/GO为催化剂、H_2O_2为氧化剂,考察了催化剂对模拟油中噻吩的氧化脱硫性能。实验结果表明,反应温度为70℃、H_2O_2用量占模拟汽油体积3%、催化剂用量为15 mg/m L、反应时间为90 min的条件下,噻吩的转化率达87.6%。催化剂经离心、洗涤和干燥后,循环使用5次,依然保持良好的脱硫性能。     

氧化煤蜡制备车用乳液的研究

以高性能氧化煤蜡为原料制备车用乳液,针对乳化过程考察了不同配方以及工艺条件对制备车用乳液的影响。结果表明,车用乳液的最佳配方是:酸值(KOH)为27~29mg/g、皂化值(KOH)为75~80mg/g的氧化煤蜡用量4%,复合乳化剂用量5%~6%,稳定性助剂用量0.4%,上光性硅油含量50μg/g,挥发性溶剂用量1%,其余为去离子水。在搅拌速率900~1 050r/min,乳化温度85~90℃,乳化时间35~40min工艺条件下制备的O/W型车用乳液乳液平均粒径在0.1μm左右,对汽车表面涂膜影响等主要性质符合GB/T23437—2009指标要求。     

稠油油藏Pickering微乳液黏土防膨机理实验探究*

针对水敏性稠油油藏,抑制黏土膨胀是有效进行热采的前提,然而注蒸汽后黏土防膨机理尚不十分明确, 因此提出用Pickering微乳液抑制黏土膨胀的方案,通过Fick定律与Langmuir吸附理论相结合,对Pickering微乳 液黏土防膨机理进行量化分析。用疏水纳米SiO₂与月桂基三甲基溴化铵（DTAB）复配形成Pickering微乳液,通 过测定微乳液的表面张力和对膨润土的防膨率,对SiO₂和DTAB的配比及微乳液的加量进行了优选,并按最佳 配方进行微乳液驱。机理量化分析结果表明采用表面吸附进行黏土防膨是可行的。纳米SiO₂与DTAB质量比 为1∶2、微乳液加量为0.6%时的防膨效果最好。填砂管驱油实验中,微乳液最佳的注入量为0.2 PV。随着Picker ing微乳液注入量的增加,防膨效果增强,但后续水驱出口含水率上升速度也随之加快。对于渗透率较高的稠油 油藏抑制黏土膨胀应适当。     

低分子氧化聚乙烯乳液的制备及用途

概述了氧化乙烯乳液的用途及其制备方法，以氧化聚乙烯为主要原料。在两种表面活性剂的作用下，机械乳化法制备出稳定的高分散氧化聚乙烯乳液。     

氧化石墨烯负载胆碱磷钨酸盐的制备及其催化氧化脱硫性能

通过超声辅助法制备了氧化石墨烯负载的胆碱磷钨酸盐(Ch TPA@GO),采用X 射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT IR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射显微镜(TEM)等手段对其结构和形貌进行表征。以Ch TPA@GO 为催化剂,双氧水(H2O2)为氧化剂,乙腈(CH3CN)为萃取剂,含有二苯并噻吩(DBT)的正癸烷为模拟燃油,建立了一个氧化萃取脱硫体系。考察了该体系的Ch TPA@GO、H2O2、CH3CN的用量和反应温度对燃油脱硫率的影响。结果表明,当Ch TPA@GO用量为004 g、H2O2用量为0175 mL、CH3CN用量为25 mL和反应温度为70 ℃时,在180 min时模拟燃油的脱硫率可达993%,实现了燃油的深度脱硫。     

氧化石墨烯/聚海藻酸钠丙烯酸凝胶的制备及溶胀性能研究

采用化学交联法合成了新型的氧化石墨烯/聚海藻酸钠丙烯酸凝胶,考察了氧化石墨烯的用量对凝胶的结构和溶胀性能的影响,并对凝胶的溶胀行为与pH的响应性进行了研究。结果表明:随着氧化石墨烯含量的增大(w0.05%),凝胶的溶胀性能也会随之增大;当氧化石墨烯质量分数为0.05%时,凝胶的溶胀性能最大;当氧化石墨烯含量(w0.05%)继续增大时,凝胶的溶胀性能随之减小。在中性介质中,凝胶的溶胀能力最高,在酸性和碱性介质中,也保留着相对较高的溶胀能力。     

氧化石墨烯膜的制备、改性和对油水乳状液分离机理的研究进展

石墨烯及其衍生物具有超高的水通量、特殊的物理化学性质和可调节的层状结构等特点,逐渐成为可用于污水处理的新一代膜材料。氧化石墨烯（GO）膜的层间传输通道可通过人工修饰和调控实现油水乳状液的分离,但过程中会出现污染现象缩短GO膜的使用寿命,需对GO膜进行改性以优化性能。介绍了GO膜的主要制备方法,概述了GO膜的改性方法及油水分离机理,总结和展望了石墨烯及其衍生物未来的发展方向以及面临的挑战。     

改性氧化石墨烯纳米片用于海上B油田提高采收率*

改性氧化石墨烯纳米片是一种基于氧化石墨烯改性的新型纳米材料。本文研究了改性氧化石墨烯纳米片 的尺寸和形貌,并考察了改性氧化石墨烯纳米片与聚合物二元增效体系的油/水界面张力、乳化性能、黏浓关系、 流变性能和驱油性能。研究结果表明,所用的改性氧化石墨烯纳米片的典型尺寸为217.7 nm,在水溶液中呈片 状松散堆积。改性氧化石墨烯纳米片体系及其与聚合物的二元增效体系均能在改性氧化石墨烯加量为10 mg/L 的极低浓度下使油水界面张力降至10^-3 mN/m数量级,且在加量为50 mg/L的极低浓度下可使油水界面张力降至 10^-4 mN/m数量级,表明改性氧化石墨烯纳米片具有较高的活性,能在油水界面上均匀分布。改性氧化石墨烯纳 米片具有一定的乳化能力,无论是否存在聚合物的情况下,乳化液的油水分离时间均随改性氧化石墨烯纳米片 加量的增大而延长。改性氧化石墨烯纳米片与聚合物通过氢键和静电相互作用,加入100 mg/L的改性氧化石墨 烯纳米片可使聚合物溶液的增黏率达60%以上。在水驱基础上改性氧化石墨烯纳米片与聚合物二元增效体系 可使采收率提高26.25%。     

石蜡/氧化石墨烯复合相变材料的制备及其热物理性能

采用液相组装法制备了石蜡插层氧化石墨烯复合相变材料。采用SEM、FT-IR、XRD、TG-DSC等手段分析测试了相变材料的微观结构及热物理性能,考察了氧化石墨烯的加入对石蜡的相变潜热、相变温度等热物性的影响。研究结果表明,经石蜡插层氧化石墨烯能明显地改善复合相变材料的导热性能,石蜡/氧化石墨烯相比于石蜡的相变潜热增加、相变温度有所升高,且储/放热时间比石蜡减少。石蜡质量分数为40%的复合材料的相变温度为62.6℃、相变潜热为179.2J/g。     

含离子聚丙烯酰胺/氧化石墨烯的制备及应用

以氧化石墨烯(GO)、丙烯酰胺和极性第二单体为原料,采用一步自由基聚合法制备了聚丙烯酰胺(PAM)/GO、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)/GO和阴离子聚丙烯酰胺(APAM)/GO复合水凝胶。利用FTIR、¹³C NMR、拉曼光谱和XRD对复合水凝胶进行了表征,研究了复合水凝胶对Cr(Ⅵ)的吸附行为,分析了CPAM/GO吸附Cr(Ⅵ)的影响因素。实验结果表明,GO通过范德华力、物理包覆作用和氢键结合稳定分散在基体中。伪二阶动力学模型能更好地模拟复合水凝胶对Cr(Ⅵ)的吸附过程。Langmuir等温线是合适的等温拟合方式,Cr(Ⅵ)在复合水凝胶上的吸附是单层均质吸附。288 K下,CPAM/GO对Cr(Ⅵ)的吸附量高于APAM/GO和PAM/GO。在经过4个吸附-解吸循环后,CPAM/GO对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量仍能保持80%。     

改性氧化石墨烯对不同种类润滑油的性能影响

采用十六烷胺对氧化石墨烯进行改性处理,通过抽滤法、离心法和长期储存法研究改性氧化石墨烯在五种润滑油中的溶解性和分散稳定性,使用四球摩擦磨损试验机和梯姆肯试验机考察改性氧化石墨烯对油品抗磨、减摩和极压承载性能的影响,采用长时加热法考察了改性氧化石墨烯在各种润滑油中的热耐受性。结果表明,改性氧化石墨烯在添加剂含量较低的润滑油和矿物油型润滑油中加入少量可体现显著的抗磨减摩作用,改性氧化石墨烯在2500 N工况负荷以内能体现极压承载性能提升效果。改性氧化石墨烯在各类润滑油中具有良好的溶解性、分散稳定性和热耐受性。     

表面活性剂对氧化石墨烯海藻酸钠凝胶珠吸附性能的影响

制备了海藻酸钙、氧化石墨烯海藻酸钙凝胶珠、大孔径的氧化石墨烯海藻酸钙、十二烷基苯磺酸钠修饰的大孔径的氧化石墨烯海藻酸钙凝胶珠(MGO/SA/DDBS)和十二烷基硫酸钠修饰的大孔径的氧化石墨烯海藻酸钙凝胶珠(MGO/SA/SDS)。利用红外光谱、热重分析对5种凝胶珠进行了表征,并以吖啶橙为模型研究了5种凝胶珠的吸附性能。实验结果表明,MGO/SA/DDBS和MGO/SA/SDS的吸附性能较好。MGO/SA/SDS和MGO/SA/DDBS对吖啶橙的吸附均可在8 h达到平衡,MGO/SA/SDS和MGO/SA/DDBS吸附吖啶橙的最适pH值分别为4.10和6.09,且MGO/SA/DDBS和MGO/SA/SDS对吖啶橙的吸附符合二级动力学模型和Freundlich模型。MGO/SA/DDBS和MGO/SA/SDS作为吸附剂,可用于染料废水的处理。     

常规干燥氧化石墨烯制备高性能Pt加氢催化剂

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),制备过程中分别采用了冷冻干燥和常规干燥(干燥温度分别为60℃和100℃),制得的GO分别记为GO-LT,GO-60,GO-100,并利用乙二醇还原法制备了Pt/rGO(rGO为还原GO)催化剂。采用XRD,FTIR,AFM,XPS,H₂-TPR等方法对GO和Pt/rGO进行了表征,并将催化剂用于萘加氢制十氢萘反应,考察了干燥温度对GO和Pt/rGO的结构、物化性质及Pt/rGO加氢脱芳烃催化性能的影响。实验结果表明,干燥温度升高有利于Pt纳米粒子的分散,且能够促进含氧官能团的还原,但容易使石墨层堆叠;Pt/rGO-60催化剂的Pt纳米粒子分散度高,且石墨层没有严重堆叠,因此Pt/rGO-60催化剂的活性和十氢萘选择性明显高于Pt/rGO-LT和Pt/rGO-100,实现了萘的高效深度加氢饱和。     

水中苯酚和邻苯二酚在磁性氧化石墨烯表面的吸附

使用制备的磁性氧化石墨烯纳米复合材料研究其对水中苯酚和邻苯二酚的吸附行为。系统考察接触时间、溶液酸碱条件、离子强度等因素对磁性氧化石墨烯吸附苯酚和邻苯二酚的影响。利用吸附等温线和吸附动力学探讨吸附机理和可能的吸附控速步骤。结果表明,磁性氧化石墨烯对苯酚和邻苯二酚的吸附量随时间变化不断增加,60 min为适宜的吸附时间。过大的无机盐离子强度会降低磁性氧化石墨烯对苯酚和邻苯二酚的吸附。磁性氧化石墨烯适合在弱酸性条件下对苯酚和邻苯二酚进行吸附。吸附等温线的结果表明,苯酚和邻苯二酚在磁性氧化石墨烯上的吸附行为可用Langmuir型等温方程描述。磁性氧化石墨烯吸附苯酚符合准一级动力学模型,而磁性氧化石墨烯吸附邻苯二酚符合准二级动力学模型。