纳米颗粒与表面活性剂形成的超分子结构及稳定驱油泡沫的分子机理研究

项目名称： 纳米颗粒与表面活性剂形成的超分子结构及稳定驱油泡沫的分子机理研究

项目编号： No.U1262102

项目类型： 联合基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 王继乾

作者单位： 中国石油大学（华东）

项目金额： 38万元

中文摘要： 本项目旨在分子层面上研究纳米颗粒与表面活性剂在固液及气液界面上的分子间作用力变化，利用原子力显微镜（AFM）、石英晶体微天平（QCM）和界面流变仪等手段检测它们在不同溶液条件下相互作用，吸附或自组装形成的超分子结构的过程和分子机理；在所形成的功能化纳米颗粒（超分子结构）的基础上，对其分子热力学特性与实际工程应用的宏观性质进行半定量关联。通过测量计算界面层的表面力与自由能，揭示溶液环境包括阳离子类型，尤其是二价离子对纳米颗粒与表面活性剂组成的复合体系的超分子结构影响。研究在纳米颗粒和泡沫液膜表面的分子层之间的表面力和自由能的调控机理，明确阳离子类型与颗粒、表面活性剂表面电荷及界面拓扑结构的关系，发展和完善DLVO理论在纳米颗粒泡沫驱油领域的应用，并由可视化驱替装置研究其在多孔介质中的渗流规律，为未来新型纳米驱油材料的分子系统设计奠定理论基础。

中文关键词： 泡沫流体；纳米颗粒；泡沫稳定性；表面活性剂；相互作用

英文摘要： The objective of this project is to study the intermolecular forces between nanoparticles and surfactants, at the solid/liquid and gas/liquid interfaces, and the subsequent formation of supramolecules by atomic force microscopy (AFM), quartz crystal microbalance (QCM), rheometer, etc. The characterization and establishment of their adsorption or self-assembly mechanism could provide the thermodynamic understanding of some engineering application such as how functional nanoparticles or supramolecules assist the enhanced oil recovery practice (EOR) in the foam system. By measuring the surface forces and interaction free energy, the effects of aqueous factors such as counterions – particularly the divalent ions – on the conformation and properties of nanoparticles and surfactants will be illustrated. A clear understanding of the complex nanoparticle/surfactant regulatory mechanism, together with a well-defined relationship between counterion type and their surface charges, would not only develop and expand the DLVO theory on the EOR through nanoparticle and gas/liquid foam, but also visualize and explore the permeation activity in the porous medium, hence provide the theoretical ground for the innovation of nanomaterial design in the profile control and oil displacement system.

英文关键词： foam fluid；nanoparticle；foam stability；surfactant；interaction