纳米金属间化合物SbSn的合成、表征及其原油脱硫性能
金属间化合物SbSn的掺Al制备及原油乳液脱硫
第 ５ ９卷
第 ２期
化
工
学
报
（ ｉａ Ｃｈｎ ）
Ｖｏ１５９ Ｎ ｏ ． ．２ Ｆｅ ｕ ｒ ２ ０８ ｂｒ ａ ｙ ０
２０ ０ ８年 ２月
ｇｎ ｅｉ ｎ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｃｈ ｍｉａ Ｉｄ ｓｒ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｏ ｒ ａ ｆ ｅ ｃｌ ｎ ｕ ｔｙ ｎ
Ａ ｂ ｔａ ｔ Ｓｂ ｎｔ ｒ ｅ ａ ｌｃ ｃ ｍ ｐ ｎｄ ｗ ｉｈ Ａ １ａ ｄｉｉ ｎ ｗ ａ ｒ ｐ ｒ ｄ ｖ ａ ｂ ｌ ｍ ｉｌｎ ， ｗ ｈｅ ｎｄ Ｓｎ ｓｒ ｃ ： Ｓｎ ｉ ｅ ｍ ｔ ｌｉ ｏ ｏｕ ｔ ｄ ｔｏ ｓ ｐ ｅ ａ ｅ ｉ ａ ｌ ｌｉ ｇ ｎ Ｓｂ ａ
Ｗ ＡＮＧ ｎ Ｙｏ ｇ， ＹＵＮ Ｚｈｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｃ ｅ ｓｒ ｎ ｅ ｃ ｌＥｎ ｎｅ ｉ ｇ，Ｎａ ｊｎ ｉｅ ｓｔ ｆ Ｓ ｈ ｏ ｈ ｍｉｔｙ ａ ｄ Ｃｈ ｍｉａ ｇｉｅｒｎ ｏ ｎ ｉ ｇＵｎ ｖ ｒｉ ｏ ｙ
Ｔｅｈ ｏｏ ｙ， Ｎａ ｊｎ ０ ９ ， Ｊ ａ ｇ ｕ Ｃ ｉａ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｉｇ ２ ０ ０ １ ｉｎ ｓ ， ｈｎ ）
积 ６ ４ ・ 的 Ｓ Ｓ ． ３ｍ ｇ ｂ ｎ负 载 于 丝 网上 作介 质 ，在 外 置 电场 电 压 为 １ ． ４Ｖ，表 面 活 性剂 用 量 为 ０ １ ，反 应 时 ２ ５ ．９
间 为 １ ８ｈ后 ，ｗ （ ０ ／ ８ ） 乳 液 的 脱 硫 率 可 达 到 ３ ． 。 脱 硫 的 反 应 机 理 可 解 释 为 在 电 流 的 诱 导 作 用 ２ ） ｏ（ ０ ７９ 下 ，Ｓ Ｓ ｂ ｎ与 硫 化 物 产 生 电 化 学 反 应 和 脱 Ａ 后 合 金 表 面 产 生 的 空 缺 位 等 活 性 点 的物 理 吸 附 共 同作 用 的结 果 。 ｌ 关键 词 ：掺 铝 ；金 属 间 化 合 物 ；机 械 合 金 化 ；乳 化 ；电场 ；脱 硫
In-Bi-Sn基Si3N4
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期In-Bi-Sn 基Si 3N 4/GNFs 混合纳米流体的流变性和润滑性蒋佳骏1，吴张永1，朱启晨1，蔡昌礼2，朱家军2，王志强1（1 昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650500；2 云南中宣液态金属科技有限公司，云南 宣威 655400）摘要：现有水基、油基及其他无水合成类液压传动介质存在高温稳定性差、温-黏变化大等问题。
In-Bi-Sn 合金熔点低、流动性好、高温性质稳定，是极端高温液压传动介质的理想基础液。
本文采用两步法制备体积分数为0、5%、10%、20%、30%的In-Bi-Sn 基Si 3N 4/GNFs 混合纳米流体。
利用TEM 、SEM+EDS 、热重分析等手段表征样品形貌、分散性和热稳定性，通过高温旋转流变仪和摩擦磨损试验机研究样品的流变性和润滑性，对比分析样品与现有高温液压介质在热稳定性、流变性、润滑性上的性能差异。
结果表明：Si 3N 4嵌于GNFs 片层之间，以团聚体形式分散于In-Bi-Sn 基质，10%样品中的混合纳米颗粒团聚体尺寸小于20%样品；样品黏度随混合纳米颗粒体积分数增加而增大，液态静置时间和相变次数对<30%样品黏度的影响不明显；受纳米颗粒布朗运动影响，分散相体积分数越高，样品的温-黏变化越显著；因剪切改变了纳米颗粒团聚体的粒度，20%样品显示出明显的剪切致稀特征；添加Si 3N 4/GNFs 混合纳米颗粒能够显著改善润滑特性；相较于现有高温液压介质，In-Bi-Sn 基Si 3N 4/GNFs 混合纳米流体热稳定性优异、温-黏变化更小、高温润滑性能佳。
关键词：液态金属；纳米粒子；纳米流体；流变性；润滑性；热稳定性中图分类号：TB34；TQ021 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）12-6197-10Rheological properties and lubricity of In-Bi-Sn based Si 3N 4/GNFshybrid nanofluidJIANG Jiajun 1，WU Zhangyong 1，ZHU Qichen 1，CAI Changli 2，ZHU Jiajun 2，WANG Zhiqiang 1(1 Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500,Yunnan, China; 2 Yunnan Zhongxuan Liquid Metal Technology Co., Ltd., Xuanwei 655400, Yunnan, China)Abstract: Existing hydraulic transmission media of water, oil and other anhydrously synthesized materials have problems such as poor stability at high temperature and large temperature-dependent viscosity change. In contrast, In-Bi-Sn alloy has low melting point, good fluidity, and stable high-temperature properties, making it an ideal base fluid for hydraulic transmission media at extreme high temperature. In this work, In-Bi-Sn-based Si 3N 4/GNFs hybrid nano-fluids with volume fractions of 0, 5%, 10%, 20% and 30% were prepared by a two-step method. The morphology, dispersion, and thermal stability of the samples were characterized by TEM, SEM+EDS and TGA. The rheological properties and lubricity of the samples were studied by high-temperature rotary rheometer and friction wear testing machine. The differences in thermal stability, rheology, and lubricity between samples and existing high-temperature hydraulic media were compared. The results showed that Si 3N 4 was embedded in GNFs plates研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0148收稿日期：2023-02-06；修改稿日期：2023-03-27。
SnSb金属间化合物的制备及其高硫原油脱硫性能研究
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ： Ｓｎ Ｓｂ ｉ ｎｔ ｅ ｒ ｍｅ ｔ ａｌ ｌ ｉ ｃ ｗａ ｓ ｓ ｙ ｎｔ ｈｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ａｑ ｕｅ ｏｕｓ ｓ ｏ ｌ ｕｔ ｉ ｏｎ ａ ｎｄ ｏｒ ｇａ ｎ ｉ ｃ ｓ ｏｌ ｖｅ ｎｔ ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｓｎ ＣＩ ２ ・ Ｈ ２ Ｏ ， ＳｂＣＩ ３ ａ ｓ ｍ ｅ ｔ ａ ｌ ｐｒ ｅ ｃ ｕ ｒ ｓ ｏｒ ｓ， Ｎａ ＢＨ ４， Ｚｎ ａ ｓ ｒ ｅ ｄｕｃ ｉ ｎ ｇ ａ ｇｅ ｎ ｔ ，ｒ ｅ ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ． Ｔｈｅ ＸＲＤ ， ＳＥＭ ， ＥＤＳ， ｐ ａｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｒ ａｎ ｄ ＢＥＴ ｗｅ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｈ ａｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈｅ ｐｈ ａｓ ｅ， ｍ ｏｒ ｐｈ ｏｌ ｏ ｇｙ， ｐａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ａ ｎｄ ｐ ｏｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｆ ＳｎＳｂ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｃ ． Ｔｈｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｄｅ ｓ ｕｌ ｐ ｈｕｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ０ ｎ
Ｃｈ ｉ ｎ ａ；４ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ ，Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ２ ６ ６ ５ ８ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
２ ６凿
211084146_Nb3Sn_金属间化合物材料的制备技术及其研究发展现状和发展趋势
科学研究创Nb3Sn金属间化合物材料的制备技术及其研究发展现状和发展趋势江涛（西安石油大学材料科学与工程学院陕西西安710065）摘 要：N b3Sn金属间化合物材料具有很多优秀的性能，如较高的熔点、较高的密度、较高的力学性能，以及良好的耐磨损性能、良好的抗高温氧化性能、良好的耐腐蚀性能等。
此外，Nb3Sn金属间化合物材料还是具有超导性能的超导材料。
本文主要叙述了Nb3Sn金属间化合物材料的研究发展现状，并对Nb3Sn金属间化合物材料的未来研究发展趋势和发展方向进行分析和预测。
关键词：N b3Sn金属间化合物制备技术研究发展现状发展趋势中图分类号：T G146.15文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)09(c)-0005-07 Preparation Technology, Research Status and DevelopmentTrend of Nb3Sn Intermetallic Compound MaterialsJIANG Tao(School of Materials Science and Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an, Shaanxi Province,710065 China)Abstract:Nb3Sn intermetallic compound materials exhibit many excellent properties, such as high melting point, high density, high mechanical property and excellent wear resistance, excellent high temperature oxidation resistanceand excellent corrosion resistance. In addition, Nb3Sn intermetallic compounds are superconducting materials withsuperconducting properties. This paper mainly describes the research and development status of Nb3Sn intermetalliccompound materials, and analyzes and forecasts the future research and development trend of Nb3Sn intermetallic compound materials.Key Words: Nb3Sn intermetallic compounds; Preparation technology; Research and development status; Develop-ment trendNb3Sn金属间化合物材料具有很多优秀的性能，如较高的力学性能和良好的耐磨损性能、良好的抗高温氧化性能和良好的耐腐蚀性能及良好的超导性能等。
金属间化合物SbSn的合成及脱硫性能研究
Ｒｅ ｅ ｖ ｄ ２ ｎ ０ ６ ｅ ｉｅ ８ Ｎｏ ｅ ｅ ０ ６；ａ ｃ ｐ ｅ ｃ ｍｂ ｒ ２ ０ ｃ ｉ ｅ ７ Ｊｕ ｅ ２ ０ ；ｒ ｖ ｓｄ ２ ｖ ｍｂ ｒ ２ ０ ｃ ｅ ｔｄ ７ Ｄｅ ｅ ｅ ０ ６
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒｃ ： Ｔｈｅ ｎｆｕ ｎ ｅ ｏｆｑｕｅ ｈ ｐｅ ｄ， ｔ ｃ ｅ ｔｎ ｉ ｌ ｅ ｃ ｎｃ ｓ ｅ ｗｉｅ ｍ ｌｉｇ， ｍ ｅ ｔｎｇ ｉ ｅ ｎｄ ａ ｉ ｇ ｌｉ ｔｍ ａ ｄｄ ｎ Ｎ ａ ｏ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｓ ｎ ｄｅ ｕ ｆ ｒｚ ｔｏｎ Ｃ１ ｎ ｔ ｕ ｔ ｅ ａ ｄ ｓ ｌｕ ｉａ ｉ
文 章编 号 ： ０ ６ ３ ６ ２ ０ ） １ ０ １ ４ １ ０ — ９ Ｘ（ ０ ７ ０ —０ ０ —０
金 属 间化 合 物 Ｓ Ｓ ｂ ｎ的 合 成 及 脱 硫 性 能 研 究
郭 宁 ， 云 志
（ 京工业大学化学化工学院 ， 苏南京 ２００） 南 江 １ ０ ９
摘 要 ： 考 察 了淬速 ， 次 熔 炼 、 融 时 间 和 加 盐 对 Ｓ Ｓ 二 熔 ｂ ｎ材 料 的 结 构 和 脱 硫 性 能 的影 响 。 结 果 表 明 ， 电 压 在 ３ 电流 ４ ０Ａ 的 条 件 下 ， 着淬 速 的 提 高 ， 方 晶体 的成 分增 加 ， ＯＶ， ０ 随 三 脱硫 性 能 也 随 之 增 加 。二 次 熔 炼 后 提 高 了熔 体 的 洁净 度 ， 快 冷 的过 程 中 ， 晶 的 晶 核 比 较 少 ，ｂ ｎ材 料 的 结 晶度 下 降 ， 硫 性 能 明 显 降 低 。 随 着 熔 融 时 间 的 增 在 结 ＳＳ 脱
SnSb金属间化合物的制备及其高硫原油脱硫性能研究
SnSb金属间化合物的制备及其高硫原油脱硫性能研究李雯;郑凯元;邹京伦;刘东;宋林花;娄斌;侯绪连【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2013(000)004【摘要】以SnCl2・ H2 O、SbCl3为金属前驱物，NaBH4、Zn为还原剂，分别在水溶液及有机溶剂中制备了SnSb金属间化合物。
采用XRD、SEM、EDS、激光粒度分析仪以及BET对材料的物相、形貌、粒度以及孔结构进行表征，并以SnSb金属间化合物为脱硫功能材料，对原油油包水型乳状液进行电脱硫实验。
结果表明，以NaBH4为还原剂在水中制备的SnSb合金表观形貌为“立方块”型，以Zn为还原剂在丙三醇制备的SnSb合金表观形貌为“树枝型”。
实验范围内，颗粒形貌缺陷越多、平均粒径越小，外加电压越大，原油脱硫率越高。
以Zn为还原剂在丙三醇中制备的SnSb合金对原油的脱硫率可达到28．2％。
【总页数】6页(P6-10,15)【作者】李雯;郑凯元;邹京伦;刘东;宋林花;娄斌;侯绪连【作者单位】中国石油大学华东化学工程学院重质油国家重点实验室，山东青岛266580; 中国石油新疆油田公司，新疆克拉玛依 834000;中国石油大学华东化学工程学院重质油国家重点实验室，山东青岛266580;中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，山东东营257000;中国石油大学华东化学工程学院重质油国家重点实验室，山东青岛266580;中国石油大学华东理学院，山东青岛266580;中国石油大学华东化学工程学院重质油国家重点实验室，山东青岛266580;中国石油大学华东化学工程学院重质油国家重点实验室，山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TE624【相关文献】1.SbSn金属间化合物的机械合金化制备及其脱硫性能的研究 [J], 马金花;吴志明;云志2.金属间化合物SbSn的合成及脱硫性能研究 [J], 郭宁;云志3.SnSb金属间化合物对高硫原油脱硫机制及再生性能研究 [J], 李雯;郑凯元;刘东;宋林花4.新型脱硫材料SbSn金属间化合物的制备及其脱硫性能 [J], 刘晓;云志;曹晶晶;史美仁5.SbSn金属间化合物的制备及其脱硫性能 [J], 刘晓;曹晶晶;云志因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
SnSb金属间化合物对高硫原油脱硫机制及再生性能研究
合 物 的脱 硫 活 性 得 到 一 定 程 度 的 再 生 ， 其中甲苯清洗法的再生效果最好 。
关 键 词 ：Ｓ ｎ Ｓ ｂ 高硫原油
摘 要 ：以 Ｎａ Ｂ Ｈ 为 还 原 剂 ， Ｓ ｎ Ｃ １ 。 、 Ｓ ｂ Ｃ １ 。为 金 属 前 躯 物 ， 制备 了 Ｓ ｎ Ｓ ｂ金 属 间 化 合 物 ， 研究 了 Ｓ ｎ Ｓ Ｂ金 属 间
化 合 物 对 沙 特 中 质 原 油 的 脱 硫 性 能 通 过 扫 描 电镜 一 ｘ射线能谱 （ Ｓ Ｅ Ｍ— Ｅ ＤＳ ） 分 析脱硫反 应前后 Ｓ ｎ Ｓ ｂ合 金 的 形 貌 及 表 面 元 素 与 含量 ， 应用气相色谱一 脉冲火焰光度检测器 （ ＧＣ — Ｐ Ｆ Ｐ Ｄ ） 定 量 表 征 反 应 前 后 沙 特 中质 原 油 的汽 油 、 柴 油 馏 分 中硫 化 物 的 变 化 情 况 ， 探讨 Ｓ ｎ Ｓ ｂ金 属 间化 合 物 的 电 化 学 脱 硫 机 制 。结 果 表 明 ， Ｓ ｎ Ｓ ｂ金 属 间 化 合 物 对 结 构 简 单 的 活性 硫 化 物脱 除 率 较 高 ， 对 噻 吩 类 结 构 复 杂 的 硫 化 物 脱 除 率 相 对 较 低 。硫 化 物 在 Ｓ ｎ Ｓ ｂ金 属 间 化 合
后 硫类 型 的变化 规律 ， 及 Ｓ ｎ Ｓ ｂ金属 问化 合 物 的形 貌、 表面元素组 成变 化 ， 研 究 脱 硫 反 应 机 制 以 及
Ｓ ｎ Ｓ ｂ金属 间化 合 物 对 油 品改 质 的 作 用 及 其 再 生
Ｉ 生能 。
硫化锑单晶纳米带的水热制备、表征及性能研究
ＴＥ ｓ Ｄ 图像 是在 Ｊ ＯＬ ２ １ Ｍ、 ＡＥ Ｅ 一０ ０透射 电子 显微 镜 上 获 得 的 ， Ｊ ＯＬ ２ １ 用 Ｅ －０ ０透射 电子显微 镜 上 自带 的 Ｘ 射 线能量散射光谱仪可获得样品的 Ｅ ＤＳ图 谱 。样 品 的
紫 外一 见 吸 收 光谱 （ 可 ｕＶ— ｓ 是 在 Ｍｏ ｅ Ｓ ｌ ｐ ｃ Ｖｉ） ｄ ｌ ｏｉ Ｓ ｅ－ ｄ ３ ０ ｅｉｓ 光光 度仪 上 测量 的 。 ７ ０ｓｒ 分 ｅ
混合 溶液 ， 后 将该 混 合 溶 液转 移 到 内衬 聚 四氟 乙烯 然
的 不锈钢 反 应 釜 中 ， 入 １ ０Ｃ烘 箱 中加 热 １ ｈ， 反 放 ８￣ ２ 待
１ 引 言
近 年来 ， 由于具 有独 特 的 电学 ｌ 、 学＿ 和 磁 学【 】 光 ］ ２ ３ ］
应 釜 自然冷 却后 ， 反应 后 的 溶 液进 行 离 心 分 离 得 到 将 沉 淀 ，依 次 用 去 离 子 水 和 无 水 乙 醇 对 产 物 清 洗 多 次
的作 用 ， 用 Ｘ 射 线 粉 末 衍 射 （ 运 ＸＲＤ） 扫 描 电 子 显 微 、
辨透 射 电镜 （ ＨＲＴ Ｍ ） 能 谱 分 析 （ Ｄ ） 及 选 区 电 Ｅ 、 Ｅ Ｓ以 子衍 射 （ ＡＥ ） ｓ Ｄ 等分 析 手 段 对 得 到 的 Ｓ ｚ 。纳米 带 进 ｂＳ
行 了详 细 的表 征 ， 步 讨 论 了 Ｓ 。纳 米 带 的生 长 机 初 ｂＳ
带的 宽度 在 １ ｍ 以 内 ， 度 可 达 几 十 个 微 米 。 对 长 Ｓ 。纳 米 带 的 生 长 机 理 和 光 学 性 质 进 行 了 初 步 的 讨 ｂＳ
论 和研 究 。
２ 实 验
２ １ Ｓ 。 米 带 的 制 备 ． ｂ Ｓ 纳
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纳米金属间化合物SbSn的合成、表征及其原油脱硫性能王勇;李呈宏;葛昌华;云志【摘要】以SbCl3和SnCl2为氧化剂、Zn粉为还原剂、丙三醇为溶剂合成了金属间化合物SbSn,采用XRD、粒径分析仪、SEM和TEM等手段对材料体相结构、粒径和形貌进行表征.以SbSn合金粉体为介质,对m(Water)/m(Oil)为20/80的原油乳液进行动态脱硫.结果表明,当n(SbCl3)/n(SnCl2)为1.15时,制备的产物几乎为纯相SbSn合金.氧化剂浓度越低,合成所得SbSn合金粉体的粒径越小,直至达到纳米尺度.SbSn合金的表观形貌为"鱼骨架".无加载电压条件下,粒径变化对原油脱硫率没有影响;当加载电压增大,粒径越小,原油脱硫率增加越明显.当SbSn合金粉体的粒径为190 nm、加载电压为10.35 V时,原油脱硫率可达到20.65%.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2010(026)006【总页数】4页(P981-984)【关键词】金属间化合物;SbSn;氧化剂;还原剂;脱硫【作者】王勇;李呈宏;葛昌华;云志【作者单位】台州学院,医药化工学院,浙江,临海,317000;台州学院,医药化工学院,浙江,临海,317000;台州学院,医药化工学院,浙江,临海,317000;南京工业大学,化学化工学院,江苏,南京,210009【正文语种】中文【中图分类】TE624.5原油中的含硫物质不但对石油产品的性能有较大影响,而且还会造成设备腐蚀和机械损耗增大[1],因此原油的脱硫处理十分重要。
Roger[2]的研究指出,将金属间化合物 SbSn膜片装填在磁管反应器中,可直接对原油进行脱硫处理,这可降低原油脱硫成本,同时也可减缓设备被腐蚀。
由于金属间化合物的键合类型多样化,表面产生特殊的晶体结构、电子结构和能带结构,因而具有独特的物理和化学性质[3]。
金属间化合物 SbSn的化学合成有2种方法[4]:一种方法是以NaBH4为还原剂、柠檬酸盐作为络合剂,在水相中还原锑盐和锡盐的氯化物[5-7];另一种方法是以 Zn 粉为还原剂,在有机溶剂中还原锑盐和锡盐的氯化物。
笔者以丙三醇为溶剂,以 SbCl3、SnCl2和 Zn粉为原料合成 SbSn合金,考察了不同氧化剂比例与氧化剂浓度对 SbSn合金的合成、粒径和形貌结构的影响,以及合金粒径和管式装置加载电压对原油进行动态脱硫处理效果的影响。
1 实验部分1.1 原料、试剂和仪器SbCl3、SnCl2·2H2O和 Zn粉,AR,均为国药集团化学试剂有限公司产品;丙三醇,AR,上海美兴试剂有限公司产品;原油取自扬子石化炼油厂; Span-80,CP,中国医药(集团)上海化学试剂有限公司产品;NaCl,CP,南京化学试剂厂产品。
ZWK-2001型微机硫氯分析仪,姜堰市高科分析仪器有限公司产品。
1.2 合金材料的制备将SbCl3和SnCl2按一定比例加入到丙三醇中,加热溶解,冷却至室温作为氧化剂。
将与 SbCl3和SnCl2的质量和等量的 Zn粉加入到另外的丙三醇中,搅拌使之分散,作为还原剂。
将氧化剂缓慢滴入到还原剂中,同时加速搅拌(该反应为放热反应),直至混合后的溶液不再产生气泡为止。
反应后的黑色沉淀物加水稀释、抽滤、洗涤,真空干燥得到SbSn合金粉体。
1.3 表征采用Bruker公司D8-Advance型X射线粉末衍射仪对粉体进行物相分析,Cu 靶,Kα辐射源,工作电压和电流分别为40 kV和30 mA,扫描速率0.05°/0.2 s,2θ扫描范围20～80°。
采用 Malvern公司Master Sizer 2000型激光衍射粒径分析仪测定粉体粒径。
采用日本电子公司JSM-5900型扫描电子显微镜分析粉体表面形貌。
采用日本J EOL公司J EM-200CX型透射电子显微镜观察粉体精细结构。
1.4 实验方法实验装置及实验方法见文献[8]。
1.5 原油乳状液的配制原油脱盐脱水后形成 W/O型乳液。
为配制m(Water)/m(Oil)=20/80的原油乳液,向置于40～50℃的恒温水浴中装有原油的烧杯内加入占油和水剂量总和0.18%质量分数的 Span-80,搅拌至完全溶解,再边滴加去离子水边搅拌,滴加完毕后加速搅拌,直至体系均匀,备用。
体系在常温下静置应无分层。
1.6 硫含量的测定从收集器中汲取处理完毕的原油乳液于10 mL离心管内,加入NaCl离心分离,取上层油相测定其硫含量。
2 结果与讨论2.1 不同比例和不同浓度氧化剂合成的合金材料SbSn的物性2.1.1 不同 n(SbCl3)/n(SnCl2)的氧化剂合成的SbSn粉体晶相图1 不同 n(SbCl3)/n(SnCl2)氧化剂合成的SbSn合金的XRD谱图Fig.1 XRD patterns of SbSn intermetallic compounds synthesized with the oxidant of differentn(SbCl3)/n(SnCl2)●SbSn;▼Sn;▲Sbn(SbCl3)/n(SnCl2):(1)1.00;(2)1.05 ;(3)1.10; (4)1.15;(5)1.20c(SbCl3+SnCl2)=0.3 mol/L氧化剂浓度0.3 mol/L时,不同 n(SbCl3)/ n(SnCl2)的氧化剂合成的SbSn粉体的XRD谱图见图1。
由图1看出,当 n(SbCl3)/n(SnCl2)=1时,合成的产物除SbSn金属间化合物的特征衍射峰外,还出现了 Sb、Sn的单质峰。
当 n(SbCl3)/n(SnCl2)=1.15时,Sb、Sn的单质峰消失,几乎只存在SbSn合金的衍射峰。
当n(SbCl3)/n(SnCl2)= 1.2时,Sb、Sn的单质峰则再次出现。
因此,n(SbCl3)/n(SnCl2)=1.15为氧化剂原料最佳组成。
2.1.2 不同浓度氧化剂合成的SbSn粉体粒径由于SbCl3和 SnCl2受热易溶解于丙三醇中形成均一相的氧化剂,考察不同氧化剂浓度对合成产物SbSn合金粒径的影响。
在 n(SbCl3)/n(SnCl2)= 1.15条件下,当氧化剂浓度为0.4、0.3、0.2和0.1 mol/L时,所制备的 SbSn合金的平均粒径分别为651、387、190、21 nm。
这是由于合成过程中热量无法及时外排,生成的细小粒子受热发生团聚;随着氧化剂浓度的降低,Zn粉用量减少,反应过程中放出的热量也相对减少,再加上搅拌的疏散作用,减少粒子的团聚,因此粒径逐渐减小。
2.1.3 SEM和 TEM表征图2和图3为190 nm粒径的 SbSn合金的SEM照片和 TEM照片。
图2 粒径为190 nm的SbSn合金粉体的正面和侧面SEM照片Fig.2 Front and lateral SEM images of SbSn alloy powder with the particle size of 190nm(a)Profile of SbSn;(b)Panorama of SbSn从图2(a)看到,SbSn合金的形貌由一个个结构为“鱼骨架”外形的粒子组成;从图2(b)看到,“鱼骨架”的粒子具有1根主轴,“鱼刺”平行向外延伸,每根“鱼刺”又由正方形或长方形节块构成。
从图3(a)看到,纳米 SbSn粒子在有序的排布区间内沟壑平行分布;从图3(b)看到,纳米晶粒实际上是一个个“马赛克”式的凸起,但在同为有序的区域却出现不同的晶体结构。
图3 粒径为190 nm的SbSn合金粉体的TEM照片Fig.3 TEM images of SbSn alloy powder with the particle size of 190 nm(a)Low magnification;(b)Highmagnification2.2 不同工艺条件下合金SbSn对原油的脱硫效果配制 m(Water)/m(Oil)=20/80的原油乳液500 mL(其初始硫质量分数为9450μg/g),金属丝网上负载2 g SbSn合金粉体,考察不同工艺条件对原油脱硫的影响。
2.2.1 SbSn合金粉体粒径的影响选择粒径分别为651、387、190 nm的SbSn合金粉体为介质,考察有无加载电压下原油脱硫率随时间的变化。
由于处理时间超过20 h时,乳液与设备长时间的摩擦能够造成破乳,因此脱硫时间设定在20 h以内。
结果如图4所示。
图4 有无电压下SbSn合金粒径(dp)和处理时间(t)对原油脱硫率的影响Fig.4 Effects of SbSn particle size(dp)and processing time(t)on desulfurization rate of crude oil with and without loading voltagedp/nm:(1)190 nm with 3.64 V;(2)387 nm with 3.64 V; (3)651 nm with 3.64 V;(4)Without voltage从图4看出,当无电压加载时,不同粒径的SbSn合金粉体对原油的脱硫率都非常小;当加载电压3.64 V时,原油脱硫率增加,且随着时间的延长,SbSn合金粉体粒径越小,脱硫率增加越快。
无电压加载时原油脱硫率小的可能原因是,一方面,乳液流过SbSn表面被吸附上部分硫化物,在管内温度为40℃时,乳液的连续流动冲刷使被吸附的硫化物部分重新回到乳液中,但仍有部分残留可能;另一方面,管路对硫化物的吸附导致乳液中硫含量降低。
粒径越小 SbSn合金粉体的比表面积越大,使得表层Sb 含量增加,加载电压时,电流诱使 Sb转移电子给内层的Sn,从而形成表面空穴,与原油乳液中更多带负电荷的硫化物发生化学反应,从而使脱硫率增加。
2.2.2 加载电压的影响考察了采用粒径为190 nm的SbSn合金在不同电压下对原油的脱硫率,结果列于表2。
由表2可知,随加载电压的增加,原油脱硫率不断增加。
这是因为乳液中流过的电流增强,使得硫化物的电子云密度发生偏移,从而加速填补合金表面 Sb留有的空缺位。
部分结构复杂的大分子硫化物也可能与合金表面发生化学反应,因而导致脱硫率的增加。
表2 粒径为190 nm的SbSn合金在不同电压(U)下对原油的脱硫率Table 2 Desulfurization rate of crude oil at different loading voltage(U)by SbSn with the particle size of 190 nm?3 结论(1)在氧化剂中Sb与Sn的比例一定时,氧化剂浓度越低,所合成 SbSn合金粉体的粒径越小。