Page 210 - 《精细化工》2022年第10期

·2144· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

看出，所用纳米颗粒形状为立方体和球体，纳米颗
粒没有完全分离，初级颗粒紧密地聚集在一起。说
明纳米颗粒未经阳-非离子双子表面活性剂改性前，
分散性较差，极易团聚。

图 5 加入（a）与未加入（b）阳-非离子双子表面活性
剂的纳米流体静置照片
Fig. 5 Static photos of nanofluids with (a) and without (b)
cationic-nonionic gemini surfactant

图 3 亲水性 CaCO 3 纳米颗粒的微观形貌
Fig. 3 Micro-morphology of hydrophilic nano CaCO 3 particles 2.1.4 Zeta 电位和 TEM 测定
通过 Zeta 电位分析仪对阳-非离子双子表面活
2.1.2 粒径分析
性剂处理前后的 CaCO 3 纳米颗粒表面电荷状态进行
图 4 为分散在阳-非离子双子表面活性剂（质量
测定，分析 CaCO 3 纳米颗粒与阳-非离子双子表面活
分数为 0.1%）溶液中的 CaCO 3 纳米颗粒（质量分数 [32]
1.0%）的粒径分布图 [30] 。分析可知，CaCO 3 纳米颗 性剂之间的相互作用 。图 6 是 CaCO 3 纳米颗粒（质
量分数为 1.0%）分散在不同质量分数阳-非离子双
粒的中值粒径（D 50 ）约为 70.0 nm。表明阳-非离子
子表面活性剂溶液中的 Zeta 电位。
双子表面活性剂对 CaCO 3 纳米颗粒改性后， CaCO 3

纳米颗粒在阳-非离子双子表面活性剂溶液中团聚
现象减轻，具有良好的分散性。

图 6 CaCO 3 颗粒分散在不同质量分数的阳-非离子双子
表面活性剂溶液中的 Zeta 电位

图 4 分散在表面活性剂溶液中的纳米颗粒粒度分布 Fig. 6 Zeta potential of CaCO 3 particles dispersed in
Fig. 4 Particle size distribution of nanoparticles dispersed cationic-nonionic gemini surfactant solutions with
in surfactant solution different mass fractions

2.1.3 悬浮分散稳定性测试 从图 6 可以看出，CaCO 3 纳米颗粒表面 Zeta 电
采用目测沉降法来探究不同流体的悬浮分散稳 位随着表面活性剂浓度的增加而增加。一般而言，
定性 [31] 。图 5 为纳米活性流体（图 5a）和单一 CaCO 3 当纳米颗粒表面的 Zeta 电位绝对值大于 30 mV 时，
纳米颗粒分散体系（图 5b）静置 3 d 后的实物照片。 纳米颗粒能够稳定地悬浮分散于体相当中。从图 6
从图 5 可以看出，加入阳-非离子双子表面活性 可以看出，纳米流体中阳-非离子双子表面活性剂质
剂的纳米流体 3 d 之后未见沉淀，纳米流体分布均 量分数大于 0.05%时，CaCO 3 颗粒表面 Zeta 电位的
匀，而未加阳-非离子双子表面活性剂的流体中纳米 绝对值大于 30 mV。所以，为保证纳米流体的分散
颗粒大部分沉降到底部。这是由于阳-非离子双子表 稳定性，使用的纳米活性流体中阳-非离子双子表活
面活性剂对 CaCO 3 纳米颗粒的表面改性使得纳米颗 剂质量分数为 0.1%。由于阳-非离子双子表面活性
粒之间保持了较高的静电排斥力，纳米颗粒之间难 剂对 CaCO 3 纳米颗粒的改性，使得纳米颗粒表面的
以团聚，提高了纳米流体的稳定性，从而使所制纳 Zeta 电位绝对值高于 30 mV，纳米颗粒间的静电排
米流体能够处于一种稳定的悬浮分散状态。 斥力大于颗粒之间的范德华力，从而使得整个流体