绿色氢气是在高峰生产期间由剩余电力产生的,可以注入地下储层并在高需求期间回收。在本研究中,X射线断层扫描技术用于检查重复注入和提取氢气所导致的滞后现象。进行了非稳态实验以评估排水和吸液循环后氢气和盐水的分布:注入停止后立即拍摄流体孔隙空间结构的图像,并在等待16小时无流动后拍摄。使用长度为60毫米、直径为12.8毫米的Bentheimer砂岩样品,在环境温度和1 MPa的孔隙压力下注入氢气。在三个注气和注水循环中,气体流速从2毫升/分钟降低到0.08毫升/分钟,而盐水注入速率保持不变。结果表明,由于溶解在盐水中的气体扩散,存在毛细管压力滞后现象和氢通过奥斯特瓦尔德熟化迁移。这些现象是通过分析界面曲率、面积、连通性和孔隙占有率来表征的。氢气倾向于驻留在较大的孔隙空间中,这与亲水条件一致。流动停止 16 小时后,氢气聚集成较大的神经节,一个大型连通神经节占据了体积的主导地位。此外,欧拉特征在 16 小时后下降,表明连通性有所改善。这项研究意味着,奥斯特瓦尔德熟化(溶解气体的质量输送)导致的滞后现象更少,连通性更好,而忽略这一影响的假设则不然,就像在评估碳氢化合物流动和捕集时所做的那样。
工业或个人用途会增加环境污染(例如水污染或二氧化碳产生)并且还会导致不利的健康影响(例如刺激、过敏反应或溶血问题)。 [6] 因此,必须找到一种环保且可持续的替代方案。Pickering 乳液以首次报道它们的科学家的名字命名,其特点是存在提供稳定性的界面活性粒子。 [7] 在油包水或水包油乳液的情况下,这些 Pickering 稳定剂会吸附在油/水界面上并发挥作用。 [8] 特别是,与传统的表面活性剂稳定体系不同,高胶体稳定性不是来自表面张力的降低,而是来自界面上物理屏障的形成。 [9] 纳米粒子的不可逆锚定可以通过考虑从两种不混溶液体界面解吸所需的高能量来解释。 [10] 因此,产生了强大的空间屏障,乳液具有很强的抗聚结、抗变形和抗奥斯特瓦尔德熟化能力,可以长时间有效地保护液滴。 [6]
摘要:分散相尺寸小至几十纳米的有机/无机杂化复合材料引起了人们的极大兴趣。本文表明,可以通过“原位”溶胶-凝胶法从两种前体开始获得二氧化硅含量为 6 wt % 的二氧化硅/环氧纳米复合材料:四乙酯正硅酸盐 (TEOS) 和 3-氨基丙基三乙氧基硅烷 (APTES)。APTES 还起到偶联剂的作用。使用先进技术(明场高分辨率透射电子显微镜、HRTEM 以及通过多范围设备 Ganesha 300 XL+ 执行的小角和广角组合 X 射线散射 (SAXS/WAXS))使我们能够证明纳米粒子的多片结构,而不是通常通过溶胶-凝胶路线获得的凝胶结构。一种以新的方式结合溶胶-凝胶化学、乳液形成和奥斯特瓦尔德熟化方面的充分评估知识的机制使我们能够解释观察到的层状纳米颗粒的形成。■ 简介
分子表面活性剂一般为两亲性分子,由亲水基团和疏水基团组成,这些两亲性分子倾向于在水/油界面处进行吸附,亲水基团浸没在水中,疏水基团浸没在油中,可以有效降低界面张力(Ren等,2019;Rosen和Kunjappu,2012)。但分子表面活性剂在界面处的锚定处于吸附-解吸的热平衡状态,因为分子表面活性剂可以在热运动的驱动下从界面处解吸,乳液会缓慢聚结(Borwankar和Wasan,1988)。此外,由于Ostwald熟化,内部压力大的小液滴会变小,而内部压力小的大液滴会变大(Voorhees,1985)。在液滴聚结和Ostwald熟化作用的影响下,乳状液的平均尺寸会随着时间的推移而缓慢增加,从而降低其总界面能,最终导致相分离(Chesters,1991;Evans & Needham,1987),此时体系的总界面面积最小,总界面能最低。另一方面,固体颗粒,也称为胶体表面活性剂,能够长期稳定两个不混溶相的乳状液(Ramsden,1903)。由胶体表面活性剂稳定的稳定乳状液称为Pickering乳状液(Pickering,1907)。与传统分子表面活性剂稳定的乳液相比,胶体表面活性剂稳定的 Pickering 乳液具有许多独特的性质:(i)胶体表面活性剂从水/油界面的解吸能比热能高几个数量级,导致胶体表面活性剂在界面处发生不可逆吸附,从而具有优异的乳液稳定性( Aveyard,Binks,& Clint,2003 ;Binks,2002 ;Pieranski,1 980);(ii)胶体表面活性剂可以由生物相容性材料制成,表现出良好的生物相容性( Yang,Fu,Wei,Liang,& Binks,2015); (三)胶体表面活性剂可以设计用于实现具有多种功能的Pickering乳液,例如pH,温度或光触发响应(Tang,Quinlan和Tam,2015;Wei,Yu,Rui和Wang,2012;Hao等,2018)。Pickering乳液可以为多学科研究提供独特的平台,并将在科学研究和工业应用中发挥越来越重要的作用。这里我们对Pickering乳液系统进行了全面的回顾。主要涵盖三个方面:(i)粒子特性(包括粒子两亲性、浓度、大小和形状)对 Pickering 乳液的影响;(ii)两亲性聚合物的制备
晶体生长过程。但由于胶体纳米晶体在与周围基质相互作用的同时经历快速成核和生长,因此晶体生长动力学难以控制。纳米晶体胶体溶液中微结构的形成通常用奥斯特瓦尔德熟化 (OR) 理论来解释。21,25,26 OR 机制被广泛用于解释纳米晶体的晶体生长,纳米晶体可产生直径较大的颗粒,通常在微米尺寸范围内。然而,在某些情况下,纳米晶体的晶体生长在纳米范围内通常无法用 OR 动力学来解释。27 – 29 在纳米尺度上,有证据表明晶体生长更受另一种机制的主导,称为取向附着 (OA),其中纳米晶体通过共享共同的晶体取向自组装成单晶。 30,31“ OA ”的概念最早由 Banfield 等人在研究 TiO 2 纳米晶体的水解合成时提出。32 从那时起,这种基于聚集的晶体生长概念就对构建纳米级材料很有吸引力。由于 OA 工艺通过增强自下而上的制造工艺实现了初级纳米晶体的自组装,因此它可以生产出具有多种特性的新型结构,不同于相应的块体材料。特别是,OA 工艺已被证明是一种制备各向异性纳米结构的有效方法,其中纳米晶体种子的附着总是引导自组装到一个取向,从而产生一维纳米线或纳米棒。33 – 35 在 OA 机制中,晶体生长速率与表面能呈指数相关。晶体生长沿特定晶面进行,这取决于与晶体面相关的相对比表面能。36 各个面的表面能差异会导致较高表面能平面生长得更快,而较低表面能平面则作为产品的面。例如,研究表明,由于 [001] 和 [101] 面之间的表面能差异,金红石 TiO 2 纳米晶体通过沿 [001] 方向融合纳米晶体形成一维项链状纳米结构,从而促进 OA 机制的定向晶体生长。32 在另一项最近的研究中,实时观察到了由 OA 机制引导的氢氧化铁颗粒的形成,证明了晶体生长过程中纳米晶体的旋转和晶体取向。 37 OA 还被证实可用于制备 ZnO 纳米棒、38 MnO 多足体、39 稀土金属氧化物纳米颗粒 40 以及具有各种形貌的混合氧化物纳米结构。21 尽管 OA 指导合成了具有各种形貌的形状和尺寸控制的金属氧化物和混合氧化物纳米结构,21 在OA驱动的湿化学合成中构建尺寸控制的金属氧化物纳米线的例子非常少。41,42