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中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议

作者：杨恒权郝瑞鹏山西大学化学化工学院

催化反应经常涉及到两相体系如有机-水、有机-离子液体、气体-液体等,简称两相催化反应。然而,两相介质总倾向于减小其相界面,不利于催化反应进行。为了提高催化效率,上世纪五十年代开始研究相转移催化剂,六、七十年代出现了胶束、微乳... 详细信息

催化反应经常涉及到两相体系如有机-水、有机-离子液体、气体-液体等,简称两相催化反应。然而,两相介质总倾向于减小其相界面,不利于催化反应进行。为了提高催化效率,上世纪五十年代开始研究相转移催化剂,六、七十年代出现了胶束、微乳液及乳液催化,本世纪以来发展了固体颗粒稳定的乳液（因固体颗粒吸附在液滴界面而稳定,无需表面活性剂,也称Pickering乳液,这种颗粒被认为具有界面活性）催化。Pickering乳液不仅具有高的动力学稳定性,而且其固体颗粒可直接作为催化剂,更符合绿色化学要求,更重要的是Pickering乳滴所创造的微界面和微空间,为发展高效绿色的两相催化反应提供了变革性机会。目前,在国际上Pickering乳液催化存在的挑战是:界面活性催化剂的分离与循环方式需要改进,特异性的催化性能有待发现,连续流动体系尚属空白,这些问题制约了其工业应用。其核心科学问题可归结为催化剂界面活性、乳液性质与反应性能调控,并建立三者之间联系。本报告将概述课题组近十年来通过催化、胶体与界面化学两学科交叉,解决Pickering乳液催化所面临的挑战性问题,进而发展绿色高效催化体系。例如,通过调变固体催化剂颗粒在液-液、气-液微界面上的吸附状态,显著提高了催化效率;提出了乳滴固定床催化概念,实现了酶催化醇手性拆分反应4000小时连续运行,为酶、均相催化剂的固载及其连续化使用提供了具有普适性的新方法,在精细化学品绿色催化合成方面具有重要的应用前景。报告中研究工作表明,Pickering乳液催化是实现绿色化学过程的重要途径,是模拟细胞催化的基础,是实现均-多相-生物酶催化融合发展的重要方向。

关键词： Pickering乳液液-液界面微纳空间催化

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Pickering乳液微纳界面/空间催化

Pickering乳液微纳界面/空间催化

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中国化学会第十九届全国催化学术会议

作者：杨恒权山西大学化学化工学院

＜正＞催化反应经常涉及到两相体系如有机-水、有机-离子液体、气体-液体等,简称两相催化反应。然而,两相介质总倾向于减小其相界面,不利于催化反应进行。为了提高催化效率,上世纪五十年代开始研究相转移催化剂,六、七十年代出现了胶束... 详细信息

＜正＞催化反应经常涉及到两相体系如有机-水、有机-离子液体、气体-液体等,简称两相催化反应。然而,两相介质总倾向于减小其相界面,不利于催化反应进行。为了提高催化效率,上世纪五十年代开始研究相转移催化剂,六、七十年代出现了胶束、微乳液及乳液催化,本世纪以来发展了固体颗粒稳定的乳液（因固体颗粒吸附在液滴界面而稳定,无需表面活性剂,也称Pickering乳液,这种颗粒被认为具有界面活性）催化。Pickering乳液不仅具有高的动力学稳定性,而且其固体颗粒可直接作为催化剂,更符合绿色化学要求,更重要的是Pickering乳滴所创造的微界面和微空间,直接影响到催化反应过程,为发展高效绿色的两相催化反应提供了变革性机会。

关键词： Pickering乳液液-液界面微纳空间催化

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点接触微纳受限空间内油包水液滴相变特性的红外观测

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润滑与密封 2018年第3期43卷 42-48,55页

作者：刘翔王金涛张跃张竟月李占宏许常红佟林中国计量科学研究院力声所容量密度实验室北京100029 中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

为模拟金属轧制以及润滑等实际工况中微纳受限空间内部的能量和质量传递情况,搭建包含受限油包水液滴的球盘点接触实验台来研究传统的微管道沸腾问题;研究过热点接触受限空间内水滴形成的毛细液桥以及油包水受限液滴的蒸发和扩散特性,... 详细信息

为模拟金属轧制以及润滑等实际工况中微纳受限空间内部的能量和质量传递情况,搭建包含受限油包水液滴的球盘点接触实验台来研究传统的微管道沸腾问题;研究过热点接触受限空间内水滴形成的毛细液桥以及油包水受限液滴的蒸发和扩散特性,分析接触线的质量迁移特性对受限毛细液桥内的成核及气泡行为的影响。实验观测发现,对于受限空间内液体相变过程来说,过热度是气泡产生的必要条件,而足够的蒸气补充是气泡长大的必要条件;润滑油膜对过热空间内水分子的蒸发和扩散有着显著的抑制作用;油包水液滴即使在200℃高温受限空间内也能够长时间存在,这势必会对受到水污染的机械系统造成持续的破坏。

关键词：油水两相红外热像相变微纳空间

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页岩储层泛连通特征及气体赋存方式

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石油学报 2021年第9期42卷 1192-1201页

作者：刘德华程亮孙敬孙健张柏桥李继庆杨文新郑爱维长江大学石油工程学院湖北武汉430100 湖北省油气钻采工程重点实验室湖北武汉430100 湖北省页岩气工程研究中心湖北武汉430100 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司勘探开发研究院湖北潜江433124

目前对页岩储层微观孔隙的连通特征、气固作用关系认识尚有不足,对纳米级空间(尺度为0.5~4.0 nm)在气体储集、流动中的作用没有开展系统研究。通过透射电子显微镜观察到页岩储层固体矿物颗粒内部存在大量纳米级空间,并通过实验证实镜下... 详细信息

目前对页岩储层微观孔隙的连通特征、气固作用关系认识尚有不足,对纳米级空间(尺度为0.5~4.0 nm)在气体储集、流动中的作用没有开展系统研究。通过透射电子显微镜观察到页岩储层固体矿物颗粒内部存在大量纳米级空间,并通过实验证实镜下观察到的纳米级空间对甲烷气体具有可通过性、可存储性;基于观察和实验结果提出了页岩储层泛连通的概念;提出页岩气新的储集形态——固溶气,将页岩气的储集方式分为自由气、吸附气、固溶气、溶解气4种;依据新的认识给出实际页岩气储量计算新公式,实际计算得到页岩气储集量增加7%~32%。该认识和结论同样可应用于高温高压致密气藏,可以形成基于泛连通和固溶气概念的页岩储层微观评价和渗流机理的理论体系。

关键词：页岩气固溶气泛连通微纳空间黏土矿物

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Pickering乳滴固定床催化研究进展

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中国科学：化学 2023年第7期53卷 1113-1124页

作者：张明李婷杨箭琴杨恒权山西大学化学化工学院太原030006

工业上精细化学品合成中液-液、气-液两相催化体系长期存在效率低的问题,不得不在间歇反应釜中进行.Pickering乳液具有大的反应界面和易于调控的微纳界面/空间,能够显著提升两相反应的催化效率,更重要的是Pickering乳液具有极高的稳定性... 详细信息

工业上精细化学品合成中液-液、气-液两相催化体系长期存在效率低的问题,不得不在间歇反应釜中进行.Pickering乳液具有大的反应界面和易于调控的微纳界面/空间,能够显著提升两相反应的催化效率,更重要的是Pickering乳液具有极高的稳定性,使其能够像传统固体颗粒催化剂一样填充到固定床反应器中,实现液-液、气-液两相催化反应的连续运行,显著提高酶催化、化学催化反应效率,推动两相催化体系向应用水平发展.本文系统概述了Pickering乳滴固定床的构建以及催化理论模型,介绍了其应用研究的最新进展,并对其未来的研究方向和发展趋势进行了展望.

关键词：两相催化 Pickering乳液固定床反应器微纳界面微纳空间

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