CN109022075A - 一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法，属于天然气技术领域。本发明技术方案通过对氧化铜材料表面沉积二硫化钨薄膜层，由于二硫化钨晶体的微观结构是一个具有六方晶系的层状中空球体，其表面以S‑W‑S分子团形成六方形网络，层间以范德瓦尔斯力连接，这种弱结合力在层容易被剪切，表现为摩擦因数低，同时二硫化钨颗粒呈片层状，层面十分光滑，长宽远大于厚度，层与层之间容易发生滑移，表现为摩擦因数低，因此，改性后的纳米氧化铜材料具有优异的分散性能，同时本发明采用硬脂酸对沉积纳米颗粒进行二次改性，降低了粒子间的团聚现象，使制备的复合溶胶材料具有优异的均匀分散性能。

Description

一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法，属于天然气技术领域。
背景技术
自然界中天然气水合物的形成要经过漫长的反应过程，而在实验室中如果用纯水进行水合物生成实验的话则需要数天的时间才能完成反应，且水合物储气倍数较低，或者根本就不会发生反应。要利用水合物法来储存、运输天然气过长的反应时间显然是不可行的，因此众多学者研究出各种不同的方法来促进水合物的形成，总体上可以分为机械法、添加促进剂法、附加外场法，但在多数情况下都是几种方法混合使用，以期达到更好的效果。
天然气水合物由于其高储气量和安全性，不仅可以作为理想的清洁能源，而且也可以用于天然气的储存和运输。在过去的几十年里，通过气体水合物法储运已引起人们的高度重视，重点是如何快速制备高储气量的天然气水合物。 到目前为止，已经有多种方法用于加速天然气水合物的形成，其中添加剂的使用，尤其是表面活性剂最受关注。到目前为止，几十种表面活性剂已被用于促进天然气水合物的形成，其中SDS（十二烷基硫酸钠）的促进作用最好。近年来，纳米颗粒也被用来促进天然气水合物形成。表面活性剂和纳米流体的混合物广泛用于促进水合物的形成，如CTAB和Cu纳米流体，SDS 和Ag 纳米流体等等。然而，在以上的研究中，表面活性剂和纳米流体只是机械混合，所有的水合物生成都是通过搅拌来避免纳米颗粒的沉降，材料中金属纳米流体分散性能较差，所以对其进行有效改性势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有水合物生成都是通过搅拌来避免纳米颗粒的沉降，材料中金属纳米流体分散性能较差的问题，提供了一种高防潮型烟草保润剂材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）按体积比1:5，将1mol/L碳酸钠溶液滴加至1mol/L硝酸铜溶液中，待滴加完成后，搅拌混合并收集混合液，将混合液置于水热反应釜中，水热反应，收集反应液并过滤，收集滤饼并洗、干燥，收集干燥物；
（2）将干燥物置于坩埚中，预热后升温加热，保温煅烧，静置冷却至室温，研磨分散得纳米氧化铜颗粒；
（3）取二硫化钨粉末并填充至模具中，将模具置于压制成型，脱模并收集冷压靶材，将纳米氧化铜颗粒置于石英管一端，冷压靶材置于石英管另一端，对石英管冷压靶材一侧通入氩气，将对石英管升温加热，保温沉积，静置冷却至室温，收集沉积复合颗粒；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份无水乙醇、10～15份硬脂酸和10～15份沉积复合颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤渣，研磨分散并干燥，过筛，得改性颗粒；
（5）按质量比1:10，将改性颗粒与质量分数15％十二烷基硫酸钠搅拌混合并超声分散、静置，即可制备得高分散性天然气水合物溶胶添加剂。
步骤（1）所述的碳酸钠溶液滴加速率为2～3mL/min。
步骤（2）所述的升温加热，保温煅烧为在100～110℃下预热10～15min，再按5℃/min升温至450～500℃。
步骤（3）所述的压制成型为将模具置于25～30MPa下压制5～10min。
步骤（3）所述的对石英管升温加热，保温沉积为对石英管升温加热至900～1000℃，保温沉积2～3h后。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案通过对氧化铜材料表面沉积二硫化钨薄膜层，由于二硫化钨晶体的微观结构是一个具有六方晶系的层状中空球体，其表面以S-W-S分子团形成六方形网络，层间以范德瓦尔斯力连接，这种弱结合力在层容易被剪切，表现为摩擦因数低，同时二硫化钨颗粒呈片层状，层面十分光滑，长宽远大于厚度，层与层之间容易发生滑移，表现为摩擦因数低，因此，改性后的纳米氧化铜材料具有优异的分散性能；
（2）本发明技术方案采用硬脂酸对沉积纳米颗粒进行二次改性，由于修饰效果最佳时的纳米粒子表面键合了有机层，增加了纳米粒子间距离, 粒子不再紧密接触，从而易在有机溶剂中分散，降低了粒子间的团聚现象，使制备的复合溶胶材料具有优异的均匀分散性能。
具体实施方式
按体积比1:5，将1mol/L碳酸钠溶液滴加至1mol/L硝酸铜溶液中，控制滴加速率为2～3mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集混合液，将混合液置于水热反应釜中，在130～150℃下水热反应3～5h，收集反应液并过滤，收集滤饼并用去离子水冲洗3～5次，在75～85℃下干燥6～8h后，收集干燥物并置于坩埚中，将坩埚置于100～110℃下预热10～15min，再按5℃/min升温至450～500℃，保温煅烧3～5h后，静置冷却至室温，研磨分散得纳米氧化铜颗粒；取500目二硫化钨粉末并填充至模具中，将模具置于25～30MPa下压制5～10min，脱模并收集冷压靶材，将纳米氧化铜颗粒置于石英管一端，冷压靶材置于石英管另一端，对石英管冷压靶材一侧通入氩气，控制氩气通入速率为10～15mL/min，随后将对石英管升温加热至900～1000℃，保温沉积2～3h后，静置冷却至室温，收集沉积复合颗粒并按重量份数计，分别称量45～50份无水乙醇、10～15份硬脂酸和10～15份沉积复合颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并置于75～80℃下保温反应3～5h，静置冷却至室温，过滤并收集滤渣，研磨分散并置于45～50℃下干燥6～8h，过200目筛，得改性颗粒；按质量比1:10，将改性颗粒与质量分数15％十二烷基硫酸钠搅拌混合并置于200～300W下超声分散1～2h，静置6～8h后，即可制备得高分散性天然气水合物溶胶添加剂。
实例1
按体积比1:5，将1mol/L碳酸钠溶液滴加至1mol/L硝酸铜溶液中，控制滴加速率为2mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集混合液，将混合液置于水热反应釜中，在130℃下水热反应3h，收集反应液并过滤，收集滤饼并用去离子水冲洗3次，在75℃下干燥6h后，收集干燥物并置于坩埚中，将坩埚置于100℃下预热10min，再按5℃/min升温至450℃，保温煅烧3h后，静置冷却至室温，研磨分散得纳米氧化铜颗粒；取500目二硫化钨粉末并填充至模具中，将模具置于25MPa下压制5min，脱模并收集冷压靶材，将纳米氧化铜颗粒置于石英管一端，冷压靶材置于石英管另一端，对石英管冷压靶材一侧通入氩气，控制氩气通入速率为10L/min，随后将对石英管升温加热至900℃，保温沉积2h后，静置冷却至室温，收集沉积复合颗粒并按重量份数计，分别称量45份无水乙醇、10份硬脂酸和10份沉积复合颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并置于75℃下保温反应3h，静置冷却至室温，过滤并收集滤渣，研磨分散并置于45℃下干燥6h，过200目筛，得改性颗粒；按质量比1:10，将改性颗粒与质量分数15％十二烷基硫酸钠搅拌混合并置于200W下超声分散1h，静置6h后，即可制备得高分散性天然气水合物溶胶添加剂。
实例2
按体积比1:5，将1mol/L碳酸钠溶液滴加至1mol/L硝酸铜溶液中，控制滴加速率为2mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集混合液，将混合液置于水热反应釜中，在135℃下水热反应4h，收集反应液并过滤，收集滤饼并用去离子水冲洗4次，在77℃下干燥7h后，收集干燥物并置于坩埚中，将坩埚置于105℃下预热12min，再按5℃/min升温至475℃，保温煅烧4h后，静置冷却至室温，研磨分散得纳米氧化铜颗粒；取500目二硫化钨粉末并填充至模具中，将模具置于27MPa下压制7min，脱模并收集冷压靶材，将纳米氧化铜颗粒置于石英管一端，冷压靶材置于石英管另一端，对石英管冷压靶材一侧通入氩气，控制氩气通入速率为12mL/min，随后将对石英管升温加热至950℃，保温沉积2h后，静置冷却至室温，收集沉积复合颗粒并按重量份数计，分别称量47份无水乙醇、12份硬脂酸和12份沉积复合颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并置于77℃下保温反应4h，静置冷却至室温，过滤并收集滤渣，研磨分散并置于47℃下干燥7h，过200目筛，得改性颗粒；按质量比1:10，将改性颗粒与质量分数15％十二烷基硫酸钠搅拌混合并置于250W下超声分散2h，静置78h后，即可制备得高分散性天然气水合物溶胶添加剂。
实例3
按体积比1:5，将1mol/L碳酸钠溶液滴加至1mol/L硝酸铜溶液中，控制滴加速率为3mL/min，待滴加完成后，搅拌混合并收集混合液，将混合液置于水热反应釜中，在150℃下水热反应5h，收集反应液并过滤，收集滤饼并用去离子水冲洗5次，在85℃下干燥8h后，收集干燥物并置于坩埚中，将坩埚置于110℃下预热15min，再按5℃/min升温至500℃，保温煅烧5h后，静置冷却至室温，研磨分散得纳米氧化铜颗粒；取500目二硫化钨粉末并填充至模具中，将模具置于30MPa下压制10min，脱模并收集冷压靶材，将纳米氧化铜颗粒置于石英管一端，冷压靶材置于石英管另一端，对石英管冷压靶材一侧通入氩气，控制氩气通入速率为5mL/min，随后将对石英管升温加热至1000℃，保温沉积3h后，静置冷却至室温，收集沉积复合颗粒并按重量份数计，分别称量50份无水乙醇、15份硬脂酸和15份沉积复合颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并置于80℃下保温反应5h，静置冷却至室温，过滤并收集滤渣，研磨分散并置于50℃下干燥8h，过200目筛，得改性颗粒；按质量比1:10，将改性颗粒与质量分数15％十二烷基硫酸钠搅拌混合并置于300W下超声分散2h，静置8h后，即可制备得高分散性天然气水合物溶胶添加剂。
将本发明制备的实例1，2，3进行性能测试，具体测试结果如下表表1所示：
表1性能测试表
由上表可知，本发明制备的天然气水合物添加剂具有优异的结合性能和促进性能。

Claims (5)

1.一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按体积比1:5，将1mol/L碳酸钠溶液滴加至1mol/L硝酸铜溶液中，待滴加完成后，搅拌混合并收集混合液，将混合液置于水热反应釜中，水热反应，收集反应液并过滤，收集滤饼并洗、干燥，收集干燥物；
（2）将干燥物置于坩埚中，预热后升温加热，保温煅烧，静置冷却至室温，研磨分散得纳米氧化铜颗粒；
（3）取二硫化钨粉末并填充至模具中，将模具置于压制成型，脱模并收集冷压靶材，将纳米氧化铜颗粒置于石英管一端，冷压靶材置于石英管另一端，对石英管冷压靶材一侧通入氩气，将对石英管升温加热，保温沉积，静置冷却至室温，收集沉积复合颗粒；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份无水乙醇、10～15份硬脂酸和10～15份沉积复合颗粒置于搅拌机中，搅拌混合并保温反应，静置冷却至室温，过滤并收集滤渣，研磨分散并干燥，过筛，得改性颗粒；
（5）按质量比1:10，将改性颗粒与质量分数15％十二烷基硫酸钠搅拌混合并超声分散、静置，即可制备得高分散性天然气水合物溶胶添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的碳酸钠溶液滴加速率为2～3mL/min。
3.根据权利要求1所述的一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的升温加热，保温煅烧为在100～110℃下预热10～15min，再按5℃/min升温至450～500℃。
4.根据权利要求1所述的一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的压制成型为将模具置于25～30MPa下压制5～10min。
5.根据权利要求1所述的一种高分散性天然气水合物溶胶添加剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的对石英管升温加热，保温沉积为对石英管升温加热至900～1000℃，保温沉积2～3h后。
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