碳氢表面活性剂的设计、合成及其构建水/CO2微乳液的作用机理

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21676081
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0801.化工热力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Water-in-CO2 (w/c) microemulsions, formed by fluorinated surfactants and a very few hydrocarbon surfactants, has been widely accepted as a promising approach to overcome the disadvantage of CO2 as a very poor solvent for those polar and high molecular weight solutes. However, high cost and toxicity of the fluorinated surfactants, and extremely high pressures and low water content of w/c microemulsions established by the hydrocarbon surfactants make the w/c microemulsions incapable for practical application in large scale. In this project, molecular simulations combined with controllable polymerization will be used to design and synthesize hydrocarbon surfactants. The mechanism of the surfactants forming w/c microemulsions will be studied. The phase behavior and surface tension of the surfactants will be measured in high pressure CO2, and the interactions between the surfactants and CO2 will be investigated by using molecular simulations. Then, the unit group of the surfactants which can form w/c microemulsions will be screened. Compared with the characterization results of high-pressure in situ UV-Vis spectra, small angle neutron scattering and small angle x-ray scattering on the w/c microemulsions, a modeling of micelle of the microemulsions for calculating the boundary layer density will be established to discover the effect of structures on the boundary layer density including the ratio of CO2-philic group to water-philic group and single or double tails in the hydrocarbon surfactants. The results may obtain the principles for designing the hydrocarbon surfactants which can form the w/c microemulsions and the methods for manipulating the structure and properties of the w/c microemulsions.
含氟表面活性剂或极少数碳氢表面活性剂可用于构建水/CO2微乳液,克服因CO2非极性无法溶解大分子和极性物质的缺陷,但前者价格昂贵、有毒,而后者所需压力极高且构建的微乳液含水量少,使得水/CO2微乳液至今无法获得大规模实际应用。本项目拟采用分子模拟结合实验研究的方法,利用活性可控聚合手段设计、合成碳氢表面活性剂,探索其构建水/CO2微乳液的作用机理。通过实验测定合成表面活性剂在构建微乳液时的相行为、界面张力,并采用分子模拟分析其与CO2的相互作用,筛选可用于构建微乳液的表面活性剂结构单元。通过高压原位紫外光谱、小角中子散射、小角X射线散射等表征手段,考察不同结构(包括亲水/CO2基团比例、单双尾链等)表面活性剂构建的微乳液的微观结构,建立可靠的微乳液分子模拟方法,确定碳氢表面活性剂结构在微乳液构建过程中对边界层密度影响的作用机理,获得碳氢表面活性剂的设计准则,掌握对微乳液结构性能的调控手段。

结项摘要

CO2具有无毒、不燃、价廉及超临界条件温和等优点,但其非极性无法溶解大分子和极性物质限制了其应用范围。W/C微乳液的构建可解决该难题,但目前能最有效形成W/C微乳液的含氟表面活性剂价格昂贵且对环境不利,使W/C微乳液无法得到广泛应用。研究设计合成污染小、成本低廉的碳氢类(助)表面活性剂构建W/C微乳液是实现其实际应用的关键。本项目通过分子动力学模拟与实验相结合的方法,设计合成系列具有不同支链化程度的碳氢类表面活性剂,探索支链化结构与CO2相互作用机理;制备了不同支链化程度的非氟助表面活性剂协助含氟表面活性剂构建W/C微乳液,通过实验测定微乳液微水环境,并采用模拟分析(助)表面活性剂对微乳液结构性能的影响;建立了可靠的微乳液分子模拟方法并模拟研究表面活性剂的双尾链结构对微乳液界面行为的作用机制;使用多元组分构建C/W乳液并通过实验及耗散力子动力学模拟对其稳定性进行分析;对可用于含重金属和多环芳烃土壤修复的W/C微乳液构建原则进行探索,研究结果可为低/非氟含量W/C微乳液的构建与应用提供新途径和新机制。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(0)
Stabilization of CO2-in-water emulsions by nonfluorinated surfactants with enhanced CO2-philic tails
通过具有增强的亲 CO2 尾部的非氟化表面活性剂稳定水包 CO2 乳液
  • DOI:
    10.1016/j.supflu.2017.10.007
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
    The Journal of Supercritical Fluids
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bao Lei;Fang Shuyi;Hu Dongdong;Zong Yuan;Zhao Ling;Yuan Weikang;Liu Tao
  • 通讯作者:
    Liu Tao
Effect of interfacial properties on the stability of ultra-dry CO2-in-water (C/W) foams stabilized with zwitterionic surfactants and nonionic/anionic polymers: Experimental and DPD simulation
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Journal of Supercritical Fluids
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ma Liru;Bao Lei;Hu Dongdong;Zhao Ling;Liu Tao
  • 通讯作者:
    Liu Tao
Enhancement of the CO2-philicity of poly(vinyl ester)s by end-group modification with branched chains
通过支链端基改性增强聚(乙烯基酯)的 CO2 亲和性
  • DOI:
    10.1016/j.supflu.2017.04.001
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Bao, Lei;Fang, Shuyi;Liu, Tao
  • 通讯作者:
    Liu, Tao
可视化通道内的CO_2乳液驱替实验研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-8144.2019.09.012
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    石油化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚林杰;胡冬冬;包磊;赵玲;刘涛
  • 通讯作者:
    刘涛
SiO_2纳米颗粒与十六烷基二甲基乙基溴化铵协同构建CO_2/水乳液及其表征
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-8144.2019.08.011
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    石油化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱梦雅;胡冬冬;包磊;赵玲;刘涛
  • 通讯作者:
    刘涛

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    2016
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  • 通讯作者:
    邹雪娟

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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