河南大學：表面改性-化學破碎製備Janus-SiO2納米顆粒

2020-08-31 小材科研

&34;製備Janus-SiO2納米顆粒

界面保護法、模板法等現有Janus納米顆粒的製備路線比較複雜、成本高且產量低，同時也很難獲得粒徑小於10 nm的單分散性納米顆粒。

河南大學張治軍教授、李小紅教授團隊創新性地將「原位表面改性技術」與「化學破碎方法」相結合，發明了一種「快刀斬亂麻」製備Janus-SiO2的方法。它可以將改性後具有三維網絡結構的納米顆粒破碎為單個顆粒，粒徑為4-9 nm，比表面積高達619 m2/g，且顆粒呈現為一側為親水性、一側為疏水性的Janus結構。Janus-SiO2可用於油藏巖石表面潤溼性調控，具有降壓增注（注水壓力下降33%~50%）和高效驅油（採收率提高21.1％〜26.6％）的作用。此外，Janus-SiO2用於強化聚合物和表面活性劑的驅油性能，可提高聚丙烯醯胺黏度282.9%，增強表面活性劑在油水界面的富集與運行，從而顯著提高原油採收率。

研究工作分別發表在ACS Applied Materials & Interfaces (2020, 12(21), 24201–24208, SCI一區，TOP, IF=8.758)、Chemical Engineering Science (2020, 115964, SCI二區, TOP, IF=3.871)上，題目為：Functional Janus-SiO2 nanoparticles prepared by a novel 「Cut the Gordian Knot」 method and their potential application for enhanced oil recovery 和Utilization of Janus-silica/surfactant nanofluid without ultra-low interfacial tension for improving oil recovery 。張治軍教授、李小紅教授是該論文的共同通訊作者，河南大學是第一署名，第一作者是2015級博士研究生劉培松。研究工作得到了國家自然科學基金面上項目（21571188、21371047）、河南省科技攻關計劃項目（192102210203）和河南省重大科技專項(181100310600)的支持。

論文連結

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c01593

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250920304966

功能化納米二氧化矽修復重金屬汙染土壤研究工作

土壤的重金屬汙染，特別是由多種重金屬共存引起的複合汙染，已成為全球快速城鎮化和工業化發展過程中的主要環境問題之一。原位穩定技術作為具有代表性的化學修複方法，可用於降低土壤中重金屬的遷移能力和生物利用度，修復被汙染的土壤。

納米二氧化矽作為土壤的重要組成部分，是鈍化劑材料的理想載體。本文用巰基矽烷偶聯劑和鐵（II）鹽對納米二氧化矽進行改性，獲得了表面修飾有-S-Fe-S基團的有機-無機雜化材料（命名為RNS-SFe）。實驗結果顯示，3.0％質量比的RNS-SFe可以使土壤中生物利用的鉛，鎘和砷含量分別降到97.1％，85.0％和80.1％，表現出優異的汙染土壤重金屬鈍化性能。同時，RNS-SFe可以將土壤中生物可利用的鉛，鎘和砷固定在納米二氧化矽顆粒的表面，生成溶解度較低的巰基金屬化合物（–S–Pb–S–和–S–Cd–S–）和砷酸鐵(Fe3(AsO4)2、(FeAsO4)，從而降低或消除重金屬汙染物的毒性和遷移性，且固定的鉛，鎘和砷產物具有良好的抗酸鹼穩定性。

該研究工作發表在Environmental Pollution（2020，266，105152；SCI 2區，TOP，IF=6.792）上，題目名為 Mercapto propyltrimethoxysilane- and ferrous sulfate-modified nano-silica for immobilization of lead and cadmium as well as arsenic in heavy metal-contaminated soil。中試基地的李小紅教授是該論文的通訊作者，河南大學為第一署名，第一作者是2017級碩士研究生曹朋樂。該論文得到了國家重點研發計劃（2019YFC1803600），河南省科技重大專項(181100310600)，河南大學一流學科培育(2018YLZDCG05，2018YLZDJL068)和濟源市科技攻關計劃(19022012)的資助。

文章連結：10.1016/j.envpol.2020.115152

來源：河南大學

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