功能化磁性纳米粒子在乳状液制备及破乳中的应用及作用机制

黄翔峰 刘婉琪 熊永娇 彭开铭 刘佳 陆丽君

引用本文: 黄翔峰,  刘婉琪,  熊永娇,  彭开铭,  刘佳,  陆丽君. 功能化磁性纳米粒子在乳状液制备及破乳中的应用及作用机制[J]. 物理化学学报, 2018, 34(1): 49-64. doi: 10.3866/PKU.WHXB201707041 shu
Citation:  HUANG Xiang-Feng,  LIU Wan-Qi,  XIONG Yong-Jiao,  PENG Kai-Ming,  LIU Jia,  LU Li-Jun. Application and Effect of Functional Magnetic Nanoparticles in Emulsion Preparation and Demulsification[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2018, 34(1): 49-64. doi: 10.3866/PKU.WHXB201707041 shu

功能化磁性纳米粒子在乳状液制备及破乳中的应用及作用机制

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51608375, 51478325)和中国博士后基金(2016M591711)项目资助

摘要: 功能化磁性纳米粒子因其独特的理化性质,在乳状液制备与破乳领域的应用受到广泛关注。本文归纳了功能化磁性纳米粒子的制备方法、合成结构与特征性质,阐述了其在乳状液制备及破乳中的应用过程,重点分析了磁性纳米粒子在溶液中良好分散、稳定吸附于油水界面排布为膜结构的作用行为,尤其是磁性纳米粒子的磁响应特征对乳状液中界面性质、液滴形貌及运动状态的影响,并进一步总结出其表面性质及作用行为对稳定乳状液或使乳状液破乳的规律。针对磁性纳米粒子对乳状液稳定性影响规律的探究可为其在应用领域提供理论支持。最后本文就功能化磁性纳米粒子研究中亟待解决的新问题作出展望。

English

    1. [1]

      (1) Zhou, L. M.; Shang, C.; Liu, Z. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (3), 677. [周利民, 尚超, 刘峙嵘. 物理化学学报, 2011, 27 (3), 677.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110314

    2. [2]

      (2) Guo, X. Y.; Yi, P. F.; Wang, W. J.; Yang, Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (3), 585. [郭学益, 易鹏飞, 王惟嘉, 杨英. 物理化学学 报, 2012, 28 (3), 585.] doi: 10.3866/pku.whxb201112302

    3. [3]

      (3) Zhou, L. M.; Huang, Y. P.; Liu, Z. R.; Huang, Q. W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2006, 22 (11), 1342. [周利民, 黄一平, 刘峙嵘, 黄群武. 物理化学学报, 2006, 22 (11), 1342.] doi: 10.1016/s1872-1508(06)60067-3

    4. [4]

      (4) Wei, Z.; Wang, C.; Zou, S.; Liu, H.; Tong, Z. Colloids Surf. A 2011, 392 (1), 116. doi: 10.1016/j.colsurfa.2011.09.043

    5. [5]

      (5) Low, L. E.; Tey, B. T.; Ong, B. H.; Chan, E. S.; Tang, S. Y. Carbohydr. Polym. 2017, 155, 391. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.08.091

    6. [6]

      (6) Yano, H.; Fukui, A.; Kajiwara, K.; Kobayashi, I.; Yoza, K. I.; Satake, A.; Villeneuve, M. LWT Food Sci. Technol. 2017, 79, 632. doi: 10.1016/j.lwt.2016.11.086

    7. [7]

      (7) Rayner, M.; Marku, D.; Eriksson, M.; Sjöö, M.; Dejmek, P.; Wahlgren, M. Colloids Surf., A 2014, 458, 48. doi: 10.1016/j.colsurfa.2014.03.053

    8. [8]

      (8) Binks, B. P.; Muijlwijk, K.; Koman, H.; Poortinga, A. T. Food Hydrocolloids 2017, 63, 585. doi: 10.1016/j.foodhyd.2016.10.002

    9. [9]

      (9) Salerno, A.; Bolzinger, M. A.; Rolland, P.; Chevalier, Y.; Josse, D.; Briançon, S. Toxicol. Vitro 2016, 34, 45. doi: 10.1016/j.tiv.2016.03.005

    10. [10]

      (10) Marto, J.; Gouveia, L. F.; Gonçalves, L.; Chiari-Andréo, B. G.; Isaac, V.; Pinto, P.; Oliveira, E.; Almeida, A. J.; Ribeiro, H. M. J. Photochem. Photobiol. B 2016, 162, 56. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2016.06.026

    11. [11]

      (11) Marto, J.; Gouveia, L.; Jorge, I. M.; Duarte, A.; Gonçalves, L. M.; Silva, S. M. C.; Antunes, F.; Pais, A. A. C. C.; Oliveira, E.; Almeida, A. J.; Ribeiro, H. M. Colloids Surf. B 2015, 135, 183. doi: 10.1016/j.colsurfb.2015.07.024

    12. [12]

      (12) Frelichowska, J.; Bolzinger, M. A.; Pelletier, J.; Valour, J. P.; Chevalier, Y. Int. J. Pharm. 2009, 371 (1–2), 56. doi: 10.1016/j.ijpharm.2008.12.017

    13. [13]

      (13) Yu, D. H.; Lin, Z. Y.; Li, Y. M. Colloids Surf., A 2013, 422, 100. doi: 10.1016/j.colsurfa.2013.01.032

    14. [14]

      (14) Jozefczak, A.; Wlazlo, R. Adv. Condens. Matter Phys. 2015, 2015, 01. doi: 10.1155/2015/398219

    15. [15]

      (15) Lin, Z. Y.; Zhang, Z.; Li, Y. M.; Deng, Y. L. Chem. Eng. J. 2016, 288, 305. doi: 10.1016/j.cej.2015.11.109

    16. [16]

      (16) Wang, X.; Shi, Y.; Graff, R. W.; Lee, D.; Gao, H. Polymer 2015, 72, 361. doi: 10.1016/j.polymer.2014.12.056

    17. [17]

      (17) Yao, X. H.; Jing, J. Y.; Liang, F. X.; Yang, Z. Z. Macromolecules 2016, 49 (24), 9618. doi: 10.1021/acs.macromol.6b02004

    18. [18]

      (18) Zhang, J. R.; Li, Y. M.; Bao, M. T.; Yang, X. L.; Wang, Z. N. Environ. Sci. Technol. 2016, 50 (16), 8809. doi: 10.1021/acs.est.6b01941

    19. [19]

      (19) Huang, X. F.; Xiong, Y. J.; Lu, L. J.; Liu, J.; Peng, K. M. Energy Fuels 2017, 31 (3), 3295. doi: 10.1021/acs.energyfuels.6b02674

    20. [20]

      (20) Lin, K. Y. A.; Yang, H.; Petit, C.; Lee, W. D. J. J. Colloid Interface Sci. 2015, 438, 296. doi: 10.1016/j.jcis.2014.10.015

    21. [21]

      (21) Pimpha, N.; Chaleawlert-umpon, S.; Sunintaboon, P. Polymer 2012, 53 (10), 2015. doi: 10.1016/j.polymer. 2012.03.019

    22. [22]

      (22) Duan, C.; Zhu, T.; Guo, J.; Wang, Z.; Liu, X.; Wang, H.; Xu, X.; Jin, Y.; Zhao, N.; Xu, J. ACS Appl. Mat. Interfaces 2015, 7 (19), 10475. doi: 10.1021/acsami.5b01901

    23. [23]

      (23) Lu, T.; Chen, Y.; Qi, D. M.; Cao, Z. H.; Zhang, D.; Zhao, H. T. J. Alloy. Compd. 2017, 696, 1205. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.12.118

    24. [24]

      (24) Li, W. L.; Cai, X. J.; Ma, S. H.; Zhan, X. H.; Lan, F.; Wu, Y.; Gu, Z. W. RSC Adv. 2016, 6 (46), 40450. doi: 10.1039/c6ra04648g

    25. [25]

      (25) Chen, Y. N.; Lin, X.; Liu, N.; Cao, Y. Z.; Lu, F.; Xu, L. X.; Feng, L. ChemPhysChem 2015, 16 (3), 595. doi: 10.1002/cphc.201402761

    26. [26]

      (26) Reddy, P. M.; Chang, C. J.; Chen, J. K.; Wu, M. T.; Wang, C. F. Appl. Surf. Sci. 2016, 368, 27. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.01.250

    27. [27]

      (27) Yang, H. R.; Zhang, H. X.; Peng, J. X.; Zhang, Y. Y.; Du, G. Q.; Fang, Y. J. Colloid Interface Sci. 2017, 485, 213. doi: 10.1016/j.jcis.2016.09.023

    28. [28]

      (28) Mendez-Gonzalez, D.; Alonso-Cristobal, P.; Lopez-Cabarcos, E.; Rubio-Retama, J. Eur. Polym. J. 2016, 75, 363. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2016.01.013

    29. [29]

      (29) Peng, J. X.; Liu, Q. X.; Xu, Z. H.; Masliyah, J. Adv. Funct. Mater. 2012, 22 (8), 1732. doi: 10.1002/adfm.201102156

    30. [30]

      (30) Kayvani Fard, A.; Rhadfi, T.; McKay, G.; Al-marri, M.; Abdala, A.; Hilal, N.; Hussien, M. A. Chem. Eng. J. 2016, 293, 90. doi: 10.1016/j.cej.2016.02.040

    31. [31]

      (31) Zhou, J.; Qiao, X. Y.; Binks, B. P.; Sun, K.; Bai, M. W.; Li, Y. L.; Liu, Y. Langmuir 2011, 27 (7), 3308. doi: 10.1021/la1036844

    32. [32]

      (32) Ali, N.; Zhang, B. L.; Zhang, H. P.; Zaman, W.; Ali, S.; Ali, Z.; Li, W.; Zhang, Q. Y. J. Polym. Res. 2015, 22 (11), 1. doi: 10.1007/s10965-015-0837-9

    33. [33]

      (33) Ali, N.; Zhang, B. L.; Zhang, H. P.; Zaman, W.; Li, X. J.; Li, W.; Zhang, Q. Y. Colloids Surf. A 2015, 472, 38. doi: 10.1016/j.colsurfa.2015.01.087

    34. [34]

      (34) Liang, P.; Li, H. P.; Yan, J. G.; Hou, W. G. Energy Fuels 2014, 28 (9), 6172. doi: 10.1021/ef501169m

    35. [35]

      (35) Qiao, X. Y.; Zhou, J.; Binks, B. P.; Gong, X. L.; Sun, K. Colloids Surf. A. 2012, 412, 20. doi: 10.1016/j.colsurfa.2012.06.026

    36. [36]

      (36) Tempesti, P.; Bonini, M.; Ridi, F.; Baglioni, P. J. Mater. Chem. A 2014, 2 (6), 1980. doi: 10.1039/c3ta13998k

    37. [37]

      (37) Yu, X. J.; Huang, S. B.; Chen, K. M.; Zhou, Z. M.; Guo, X. H.; Li, L. Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54 (10), 2690. doi: 10.1021/ie504299t

    38. [38]

      (38) Yoon, K. Y.; Li, Z. C.; Neilson, B. M.; Lee, W.; Huh, C.; Bryant, S. L.; Bielawski, C. W.; Johnston, K. P. Macromolecules 2012, 45 (12), 5157. doi: 10.1021/ma202511b

    39. [39]

      (39) Xuan Nui, P.; Tan Phuoc, N.; Tuyet Nhung, P.; Thi Thuy Nga, T.; Thi Van Thi, T. Adv. Net Sci-nanosci. 2016, 7 (4). 1. doi: 10.1088/2043-6262/7/4/045010

    40. [40]

      (40) Mert, E. H.; Yildirim, H.; Uzumcu, A. T.; Kavas, H. React. Funct. Polym. 2013, 73 (1), 175. doi: 10.1016/j.reactfunctpolym.2012.09.005

    41. [41]

      (41) Barroso-Solares, S.; Zahedi, M. G.; Pinto, J.; Nanni, G.; Fragouli, D.; Athanassiou, A. RSC Adv. 2016, 6 (75), 71100. doi: 10.1039/c6ra12246a

    42. [42]

      (42) Li, S. Q.; Li, N. X.; Yang, S. B.; Liu, F. Y.; Zhou, J. C. J. Mater. Chem. A. 2014, 2 (1), 94. doi: 10.1039/c3ta12952g

    43. [43]

      (43) Huang, X. F.; Xiong, Y. J.; Yin, W.; Lu, L. J.; Liu, J.; Peng, K. M. Energy Fuels 2016, 30 (6), 5190. doi: 10.1021/acs.energyfuels.6b00687

    44. [44]

      (44) Liang, J. L.; Du, N.; Song, S.; Hou, W. G. Colloids Surf., A 2015, 466, 197. doi: 10.1016/j.colsurfa.2014.11.050

    45. [45]

      (45) Lemos, B. R. S.; Teixeira, A. P. C.; Ardisson, J. D.; Macedo, W. A. A.; Fernandez-Outon, L. E.; Amorim, C. C.; Moura, F. C. C.; Lago, R. M. Applied Sciences-Basel 2012, 2 (2), 513. doi: 10.3390/app2020513

    46. [46]

      (46) Alupei, L.; Peptu, C. A.; Lungan, A. M.; Desbrieres, J.; Chiscan, O.; Radji, S.; Popa, M. Int. J. Biol. Macromol. 2016, 92, 561. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2016.07.058

    47. [47]

      (47) Lu, T.; Zhang, S.; Qi, D. M.; Zhang, D.; Zhao, H. T. J. Alloy. Compd. 2016, 688, 513. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.07.262

    48. [48]

      (48) Zenerino, A.; Peyratout, C.; Aimable, A. J. Colloid Interface Sci. 2015, 450, 174. doi: 10.1016/j.jcis.2015.03.011

    49. [49]

      (49) Chen, M. J.; Shen, H.; Li, X.; Ruan, J.; Yuan, W. Q. Chem. Pap. 2016, 70 (12), 1642. doi: 10.1515/chempap-2016-0096

    50. [50]

      (50) Huang, J.; Xu, J.; Chen, K. M.; Wang, T. S.; Cui, C.; Wei, X. M.; Zhang, R.; Li, L.; Guo, X. H. Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54 (5), 1564. doi: 10.1021/ie504207r

    51. [51]

      (51) Samtlebe, M.; Yucel, U.; Weiss, J.; Coupland, J. N. J. Am. Oil Chem. Soc. 2012, 89 (4), 609. doi: 10.1007/s11746-011-1944-3

    52. [52]

      (52) Vilchez, A.; Rodriguez-Abreu, C.; Esquena, J.; Menner, A.; Bismarck, A. Langmuir 2011, 27 (21), 13342. doi: 10.1021/la2032576

    53. [53]

      (53) Hu, Y.; Huang, J.; Zhang, Q.; Yang, Y.; Ma, S. S.; Wang, C. Y. RSC Adv. 2015, 5 (125), 103394. doi: 10.1039/c5ra18397a

    54. [54]

      (54) Brugger, B.; Richtering, W. Adv. Mater. 2007, 19 (19), 2973. doi: 10.1002/adma.200700487

    55. [55]

      (55) Peng, J. X.; Liu, Q. X.; Xu, Z. H.; Masliyah, J. Energy Fuels 2012, 26 (5), 2705. doi: 0.1021/ef2014259

    56. [56]

      (56) Xiong, Y. J.; Huang, X. F.; Liu, J.; Lu, L. J.; Peng, K. M. Renewable Energy 2017, (in press). doi: 10.1016/j.renene.2017.03.078

    57. [57]

      (57) Ali, N.; Zhang, B. L.; Zhang, H. P.; Li, W.; Zaman, W.; Tian, L.; Zhang, Q. Y. Fuel 2015, 141, 258. doi: 10.1016/j.fuel.2014.10.026

    58. [58]

      (58) Yin, D. Z.; Guan, Y. D.; Li, B. Q.; Zhang, B. L. Colloids Surf. A 2016, 506, 550. doi: 10.1016/j.colsurfa.2016.06.060

    59. [59]

      (59) Liu, X. C.; Dang, Y. Q.; Wu, Y. Q. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (3), 789. [刘星辰, 党永强, 吴玉清. 物理化学学 报, 2010, 26 (3), 789.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100245

    60. [60]

      (60) Zhou, X. Y.; Li, W. H.; He, L. Mater Protec. 2006, No. 6, 51. [周细应, 李卫红, 何亮. 材料保护, 2006, No. 6, 51.] doi: 10.16577/j.cnki.42-1215/tb.2006.06.018

    61. [61]

      (61) Lalatonne, Y.; Richardi, J.; Pileni, M. P. Nat. Mater. 2004, 3 (2), 121. doi: 10.1038/nmat1054

    62. [62]

      (62) Hao, C. J.; Zhan, H. H.; Wang, X. Surf. Technol. 2013, No. 2, 10. [郝春静, 湛含辉, 王晓. 表面技术, 2013, No. 2, 10.] doi: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2013.02.019

    63. [63]

      (63) Gan, Z. F.; Jiang, J. S. Prog. Chem. 2005, 17 (6), 978. [甘志 锋, 姜继森. 化学进展, 2005, 17 (6), 978.] doi: 10.3321/j.issn:1005-281X.2005.06.005

    64. [64]

      (64) Kendall, K.; Kosseva, M. R. Colloids Surf., A. 2006, 286 (1– 3), 112. doi: 0.1016/j.colsurfa.2006.03.010

    65. [65]

      (65) Turcu, R.; Socoliuc, V.; Craciunescu, I.; Petran, A.; Paulus, A.; Franzreb, M.; Vasiled, E.; Vekas, L. Soft Matter 2015, 11 (5), 1008. doi: 10.1039/c4sm02430c

    66. [66]

      (66) Prigiobbe, V.; Ko, S.; Huh, C.; Bryant, S. L. J. Colloid Interface Sci. 2015, 447, 58. doi: 10.1016/j.jcis.2015.01.056

    67. [67]

      (67) Tracy, J. B.; Crawford, T. M. MRS Bull. 2013, 38 (11), 915. doi: 10.1557/mrs.2013.233

    68. [68]

      (68) Simovic, S.; Prestidge, C. A. Langmuir 2004, 20 (19), 8357. doi: 10.1021/la0491807

    69. [69]

      (69) Morris, G.; Pursell, M. R.; Neethling, S. J.; Cilliers, J. J. J. Colloid Interface Sci. 2008, 327 (1), 138. doi: 10.1016/j.jcis.2008.08.007

    70. [70]

      (70) McNamee, C. E.; Kappl, M.; Butt, H. J.; Higashitani, K.; Graf, K. Langmuir 2010, 26 (18), 14574. doi: 10.1021/la1019839

    71. [71]

      (71) Fang, S. W.; Chen, T.; Wang, R.; Xiong, Y.; Chen, B.; Duan, M. Energy Fuels 2016, 30 (4), 3355. doi: 10.1021/acs.energyfuels.6b00195

    72. [72]

      (72) Tarimala, S.; Dai, L. L. Langmuir 2004, 20 (9), 3492. doi: 10.1021/la036129e

    73. [73]

      (73) Horozov, T. S.; Binks, B. P. Colloids Surf. A 2005, 267 (1–3), 64. doi: 10.1016/j.colsurfa.2005.06.037

    74. [74]

      (74) Nesterenko, A.; Drelich, A.; Lu, H.; Clausse, D.; Pezron, I. Colloids Surf. A 2014, 457, 49. doi: 10.1016/j.colsurfa.2014.05.044

    75. [75]

      (75) Kaptay, G. Colloids Surf. A 2006, 282, 387. doi: 10.1016/j.colsurfa.2005.12.021

    76. [76]

      (76) Ridel, L.; Bolzinger, M. A.; Gilon-Delepine, N.; Dugas, P. Y.; Chevalier, Y. Soft Matter 2016, 12 (36), 7564. doi: 10.1039/c6sm01465h

    77. [77]

      (77) Tarimala, S.; Ranabothu, S. R.; Vernetti, J. P.; Dai, L. L. Langmuir 2004, 20 (13), 5171. doi: 10.1021/la0495480

    78. [78]

      (78) Tarimala, S.; Wu, C. Y.; Dai, L. L. Langmuir 2006, 22 (18), 7458. doi: 10.1021/la060772u

    79. [79]

      (79) Tsabet, E.; Fradette, L. Chem. Eng. Res. Des. 2015, 97, 9. doi: 10.1016/j.cherd.2015.02.016

    80. [80]

      (80) Chesters, A. K. Chem. Eng. Res. Des. 1991, 69 (4), 259.

    81. [81]

      (81) Simovic, S.; Prestidge, C. A. Langmuir 2003, 19 (9), 3785. doi: 10.1021/la026803c

    82. [82]

      (82) Manga, M. S.; Hunter, T. N.; Cayre, O. J.; York, D. W.; Reichert, M. D.; Anna, S. L.; Walker, L. M.; Williams, R. A.; Biggs, S. R. Langmuir 2016, 32 (17), 4125. doi: 10.1021/acs.langmuir.5b04586

    83. [83]

      (83) Huang, G. Y.; Li, M. X.; Yang, Q. Z.; Li, Y. H.; Liu, H.; Yang, H.; Xu, F. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9 (2), 1155. doi: 10.1021/acsami.6b09017

    84. [84]

      (84) Melle, S.; Lask, M.; Fuller, G. G. Langmuir 2005, 21 (6), 2158. doi: 10.1021/la047691n

    85. [85]

      (85) Wang, H. T.; Lin, K. Y.; Jing, B. X.; Krylova, G.; Sigmon, G. E.; McGinn, P.; Zhu, Y. X.; Na, C. Z. Water Res. 2013, 47 (12), 4198. doi: 10.1016/j.watres.2013.02.056

    86. [86]

      (86) Knaapila, M.; Hoyer, H.; Helgesen, G. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7 (14), 7795. doi: 10.1021/acsami.5b01053

    87. [87]

      (87) Brojabasi, S.; Mahendran, V.; Lahiri, B. B.; Philip, J. Opt. Commun. 2014, 323, 54. doi: 10.1016/j.optcom.2014.02.041

    88. [88]

      (88) Gomaa, H. G.; Sabouni, R. AlChE J. 2016, 62 (8), 2902. doi: 10.1002/aic.15256

    89. [89]

      (89) Velikov, K. P.; Durst, F.; Velev, O. D. Langmuir 1998, 14 (5), 1148. doi: 10.1021/la970338f

    90. [90]

      (90) Vignati, E.; Piazza, R.; Lockhart, T. P. Langmuir 2003, 19 (17), 6650. doi: 10.1021/la034264l

    91. [91]

      (91) Drelich, A.; Gomez, F.; Clausse, D.; Pezron, I. Colloids Surf., A 2010, 365 (1–3), 171. doi: 10.1016/j.colsurfa.2010.01.042

    92. [92]

      (92) Horozov, T. S.; Binks, B. P.; Gottschalk-Gaudig, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9 (48), 6398. doi: 10.1039/b709807n

    93. [93]

      (93) Wen, Y. C.; Zhang, R.; Li, Q. S.; Chen, K. M.; Li, L.; Guo, X. H. Can. J. Chem. Eng. 2015, 93 (9), 1588. doi: 10.1002/cjce.22243

    94. [94]

      (94) Chen, Y.; Bai, Y.; Chen, S.; Ju, J.; Li, Y.; Wang, T.; Wang, Q. ACS Appl. Mat. Interfaces 2014, 6 (16), 13334. doi: 10.1021/am504124a

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  11
  • 文章访问数:  953
  • HTML全文浏览量:  83
文章相关
  • 收稿日期:  2017-05-23
  • 修回日期:  2017-06-19
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章