[发明专利]一种制备多功能多位点示踪纳米颗粒的方法

说明书

本发明公开了一种制备多功能多位点示踪纳米颗粒的方法，制备方法如下：将一种或多种含氨基有机高分子化合物溶解在一定体积的水中，再加入一种或多种水溶性无机或有机标记物，得到水相A。将表面活性剂和脂肪醇加入到油性溶剂中得到油相B。将一定体积的A加入到一定体积的B中，得到油包水微型乳液。在室温条件下剧烈搅拌一定时间后，加入有机硅烷，再在一定温度条件下水解有机硅烷得到由二氧化硅包覆的含标记物的纳米颗粒，纳米颗粒直径在20～5000nm间可调。通过检测纳米颗粒中标记物的种类和含量，可跟踪江、河、湖、海、矿井、油田和农田等宏观环境中水、油和岩石/砂砾的迁徙信息。

技术领域

本发明涉及纳米颗粒制备方法领域，具体是指一种制备多功能多位点示踪纳米颗粒的方法，用于多位点同时跟踪油/水/岩石迁徙和流向。

背景技术

随着世界化石资源的不断枯竭，人类在寻找新的可替代能源的同时，也一直在致力于进一步提高能源开发效率。如何有效监控油气开发过程中油、水和砂砾/岩石的迁徙和流向是提高油气能源开发效率的关键技术之一。同时为了保护人类赖以生存的环境，有效监控油、水在自然环境中的迁徙也极为重要。传统油、水跟踪技术缺乏大规模跟踪30个以上位点的能力。同时，由于不同示踪化合物和环境的相互作用不同，难以得到可靠的具有可比性的结果，严重阻碍了油气开采的效率。提高对油、水和砂砾等流动和迁徙的有效监控成为提高油气开采效率的关键环节之一。

目前，广泛应用的油/水迁徙、流向标记物主要是放射性同位素标记物和氟代苯甲酸类化合物等。但是，这些化合物却面临严重的二次环境污染问题，而且可供选择的可分辨、可检测的品种和数量都有限，同时还有使用量大、成本高等问题。这些传统标记物的应用范围受到极大限制，也因此面临巨大挑战。研发成本低、环境友善、选择丰富的油、水和岩石/ 砂砾的示踪标记技术具有十分重要的实际应用意义，非常必要。

本发明在油-水溶剂体系中通过调控微乳液的组成和结构，合成具有良好形貌特征的、由二氧化硅包覆的纳米颗粒。通过表面调控，纳米颗粒可以稳定分散在油或水中，也可以选择性的锚定在砂砾和岩石的表面。由于可供选择的标记物的品种和数量原则上是无限的，得到的纳米示踪颗粒可以同时、多为点监测油、水和岩石/砂砾的迁徙或流动。

因此，一种成本低廉、工艺简单、绿色环保的多功能多位点示踪纳米颗粒的制备方法成为整个社会亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种制备多功能多位点示踪纳米颗粒的方法，包括以下制备步骤：

(1)配置一定浓度的含氨基的直链或支链有机高分子化合物的水溶液；

(2)在上述水溶液中再加入一种或多种水溶性无机或有机标记物，充分搅拌后制得水相A；

(3)将表面活性剂和直链或支链的脂肪醇加入到油性溶剂中得到油相B；

(4)将上述水相A加入到油相B中，搅拌得到油包水微型乳液；

(5)在上述油包水微型乳液中加入有机硅烷，在一定条件下搅拌反应，制得具有特定形貌和大小的由二氧化硅包覆的示踪物纳米颗粒。

进一步地，所述制得的示踪纳米颗粒材料的尺寸为20nm～5μm。

进一步地，所述步骤(1)中的高分子化合物的浓度为：0.1％至50％；反应时间为0.1h-14 天。

进一步地，所述步骤(2)中的多种水溶性无机或有机标记物的浓度为：0.1％至50％。

进一步地，所述步骤(3)中表面活性剂和脂肪醇的摩尔比为10：1-1：10。

进一步地，所述步骤(4)中所述水相A和油相B的体积比为100：0.1-0.1：100。

进一步地，所述步骤(5)的反应温度为室温～150℃，反应时间为1小时-14天。