Page 191 - 《精细化工》2020年第5期
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第 5 期 张 浩，等: 氧化石墨烯封堵龙马溪组泥页岩机理研究 ·1041·
是四川龙马溪组泥页岩井壁失稳的主要机理 [30] 。综 2.2 GO 表征
合岩心的微观形貌与孔径分布分析可知，传统常用 2.2.1 XRD、FTIR 及 Raman 分析
的微米级封堵剂难以有效封堵龙马溪组硬脆性发育 图 4 为 GO 的 XRD 谱与傅里叶变换红外光谱。
泥页岩储层，该区块需要纳米级且稳定分散的 GO
作为与其孔隙尺寸相匹配的封堵剂。
图 2 龙马溪组泥页岩岩心水平层理方向（a）、（c）与垂
直层理方向（b）、（d）SEM 图
Fig. 2 SEM images of horizontal bedding direction (a), (c)
and vertical bedding direction(b), (d) of Longmaxi
formation shale core
图 4 GO 的 XRD 谱图（a）与傅里叶变换红外光谱（b）
Fig. 4 XRD pattern (a) and FTIR spectrum (b) of GO
由图 4a 可知，经过氧化后，石墨本身的衍射峰
完全消失，在 2θ=11.32°出现了新的衍射峰，峰形较
为尖锐，证明石墨得到了充分的氧化 [31] ；GO 的晶
面间距 d 为 0.85 nm，与石墨的晶面间距 [32] 0.33 nm
相比大幅提高，说明在制备 GO 时，氧化剂插入石
墨片层导致其结构发生变化，使其接入了羧基、羟
基、羰基等含氧官能团，从而导致晶面间距大大增
加 [33] 。图 4b 显示，在引入含氧官能团后，GO 的 FTIR
谱图主要含有以下几个特征峰 [34] ：3410 和 1380 cm –1
–1
处为羟基的振动吸收峰和变形吸收峰；1730 cm 处
–1
为羰基的收缩振动吸收峰；1090 cm 处为 C—O—C
的伸缩振动峰。这表明氧化剂对石墨进行了充分的
氧化，并在其表面成功接入了一系列含氧官能团。
为进一步表征 GO 的电子性质与振动特征，对其进
行拉曼光谱的分析，如图 5 所示。
由图 5 可见，GO 的特征 D 峰与 G 峰分别出现
2
–1
在 1348 与 1605 cm 处，D 峰由环中 sp 原子的呼
吸振动产生，G 峰则源于碳链和 sp 原子对的拉伸振
2
图 3 龙马溪组泥页岩氮气吸附-解吸曲线（a）与孔径分 动。D 峰与 G 峰的强度比值 I D /I G 为 0.84，表明在氧
布图（b）（内插图为各孔径段孔容占比） 化石墨的过程中，氧化剂的插入导致其片层边缘接
Fig. 3 Nitrogen adsorption-desorption curves (a) and pore 入羟基、羧基等基团，进而造成结构中较多的缺陷与
diameter distribution (b) of Longmaxi formation
mud shale (The inset of b is the pore volume ratio 无序性，这种缺陷和无序性进一步破坏了原子对的振
of each aperture section) 动禁阻，使得原子对开始振动。这一结果与 XRD 和
