"表面改性-化学破碎"制备Janus-SiO2纳米颗粒

界面保护法、模板法等现有Janus纳米颗粒的制备路线比较复杂、成本高且产量低，同时也很难获得粒径小于10 nm的单分散性纳米颗粒。

河南大学张治军教授、李小红教授团队创新性地将“原位表面改性技术”与“化学破碎方法”相结合，发明了一种“快刀斩乱麻”制备Janus-SiO2的方法。它可以将改性后具有三维网络结构的纳米颗粒破碎为单个颗粒，粒径为4-9 nm，比表面积高达619 m2/g，且颗粒呈现为一侧为亲水性、一侧为疏水性的Janus结构。Janus-SiO2可用于油藏岩石表面润湿性调控，具有降压增注（注水压力下降33%~50%）和高效驱油（采收率提高21.1％〜26.6％）的作用。此外，Janus-SiO2用于强化聚合物和表面活性剂的驱油性能，可提高聚丙烯酰胺黏度282.9%，增强表面活性剂在油水界面的富集与运行，从而显著提高原油采收率。

研究工作分别发表在ACS Applied Materials & Interfaces (2020, 12(21), 24201–24208, SCI一区，TOP, IF=8.758)、Chemical Engineering Science (2020, 115964, SCI二区, TOP, IF=3.871)上，题目为：Functional Janus-SiO2 nanoparticles prepared by a novel “Cut the Gordian Knot” method and their potential application for enhanced oil recovery 和Utilization of Janus-silica/surfactant nanofluid without ultra-low interfacial tension for improving oil recovery 。张治军教授、李小红教授是该论文的共同通讯作者，河南大学是第一署名，第一作者是2015级博士研究生刘培松。研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（21571188、21371047）、河南省科技攻关计划项目（192102210203）和河南省重大科技专项(181100310600)的支持。

论文链接

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c01593

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250920304966

土壤的重金属污染，特别是由多种重金属共存引起的复合污染，已成为全球快速城镇化和工业化发展过程中的主要环境问题之一。原位稳定技术作为具有代表性的化学修复方法，可用于降低土壤中重金属的迁移能力和生物利用度，修复被污染的土壤。

纳米二氧化硅作为土壤的重要组成部分，是钝化剂材料的理想载体。本文用巯基硅烷偶联剂和铁（II）盐对纳米二氧化硅进行改性，获得了表面修饰有-S-Fe-S基团的有机-无机杂化材料（命名为RNS-SFe）。实验结果显示，3.0％质量比的RNS-SFe可以使土壤中生物利用的铅，镉和砷含量分别降到97.1％，85.0％和80.1％，表现出优异的污染土壤重金属钝化性能。同时，RNS-SFe可以将土壤中生物可利用的铅，镉和砷固定在纳米二氧化硅颗粒的表面，生成溶解度较低的巯基金属化合物（–S–Pb–S–和–S–Cd–S–）和砷酸铁(Fe3(AsO4)2、(FeAsO4)，从而降低或消除重金属污染物的毒性和迁移性，且固定的铅，镉和砷产物具有良好的抗酸碱稳定性。

该研究工作发表在Environmental Pollution（2020，266，105152；SCI 2区，TOP，IF=6.792）上，题目名为 Mercapto propyltrimethoxysilane- and ferrous sulfate-modified nano-silica for immobilization of lead and cadmium as well as arsenic in heavy metal-contaminated soil。中试基地的李小红教授是该论文的通讯作者，河南大学为第一署名，第一作者是2017级硕士研究生曹朋乐。该论文得到了国家重点研发计划（2019YFC1803600），河南省科技重大专项(181100310600)，河南大学一流学科培育(2018YLZDCG05，2018YLZDJL068)和济源市科技攻关计划(19022012)的资助。

文章链接：10.1016/j.envpol.2020.115152

来源：河南大学