近日，我校资源学院许星光课题组在国际性的材料科学期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》发表了题为“Experimental Investigations and MD Simulation on Nanoparticle-Enhanced CO₂-Responsive Foam (NECRF): Implications on CO₂-EOR”的研究论文，该研究通过理论计算、分子动力学模拟和实验评估的方法，从宏观和微观角度全面分析了纳米颗粒增强二氧化碳响应型泡沫的稳定机制和提高石油采收率潜力。论文第一作者为资源学院许星光课题组的高淇。

本研究利用十二烷基醚硫酸钠(LES)/二乙烯三胺/纳米二氧化硅制备了一种纳米颗粒增强二氧化碳响应型泡沫体系（NECRF），并对其界面性质和提高石油采收率潜力进行了实验和数值评估，探索NECRF作为一种新型二氧化碳提高石油采收率技术的可行性。研究发现，CO₂响应后，体系的界面弹性模量增加了6倍。由于表面活性剂形成的蠕虫状胶束和纳米粒子之间存在协同效应，纳米二氧化硅的加入，使得弹性模量进一步增加。理论计算表明，NECRF的粗化率和粒度分布均匀系数都明显低于LES泡沫体系，从而抑制了NECRF泡沫体系的衰变，提高了其动态稳定性。分子动力学模拟结果显示，在NECRF中添加无机盐可增强表面活性剂头部基团的水合作用，降低相邻分子的结合能从而显著提高发泡性能。核磁共振实验进一步验证了NECRF体系驱替低渗透性区域和改善一致性的卓越能力。这一发现为新型材料的开发和应用提供指导。

图1 不同泡沫体系中油水界面张力

ACS Applied Materials & Interfaces是美国化学协会创办的材料科学类期刊，中科院分区中SCI二区TOP期刊，专注于如何开发新发现的材料和界面过程并将其用于特定应用。

该研究得到国家留学基金委、湖北省自然科学基金的联合资助。

论文信息：

Title: Experimental Investigations and MD Simulation on Nanoparticle-Enhanced CO2-Responsive Foam (NECRF): Implications on CO2-EOR

Authors: Qi Gao, Bo Wang, Japan Trivedi, Xingguang Xu, Shuai Liu

Source: ACS Applied Materials & Interfaces

DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.4c09052

论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c0905