ZIF-67稳定的Pickering乳液：兼具卓越乳化稳定性与H2S清除能力的双重功能材料

针对油田开发中乳化稳定性不足与H2S毒性气体危害的双重挑战，研究人员创新性地采用ZIF-67纳米颗粒（NPs）与Tween 40协同稳定柴油/水Pickering乳液。研究发现，1.5 wt% ZIF-67负载量下乳液突破性H2S清除容量达9207.7 mg/L（671.53 mg/g），同时通过流变学与微观结构分析揭示了低浓度稳定-高浓度聚集的"双相效应"。该研究为油田开发提供了兼具乳化增强与气体净化的多功能解决方案。

　　

在能源需求持续增长与油田开采条件日益复杂的背景下，石油工业面临两大核心难题：传统乳化剂稳定性不足导致采油效率低下，以及油藏中产生的剧毒硫化氢（H₂S）对设备与人员的危害。尽管Pickering乳液因其纳米颗粒（NPs）界面稳定特性在提高原油采收率（EOR）中展现出潜力，但现有研究尚未解决功能性NPs同时实现乳化稳定与有害气体清除的协同机制。更关键的是，作为典型金属有机框架（MOF）材料的ZIF-67虽在CO₂吸附领域应用广泛，其双重功能特性在乳液体系中的探索仍属空白。

为此，卡塔尔大学研究团队在《Journal of Molecular Liquids》发表的研究中，开创性地构建了ZIF-67/Tween 40协同稳定的柴油/水Pickering乳液体系。通过系统调控ZIF-67浓度（0.1-1.5 wt%），结合多尺度表征与性能测试，不仅揭示了NPs浓度与乳液稳定性的非线性关系，更首次实现了单体系内乳化增强与H₂S高效清除的双重功能。

研究采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描/透射电镜（SEM/TEM）等技术表征ZIF-67结构，通过动态光散射、zeta电位、流变仪等分析乳液性能，并建立定制化H₂S突破容量测试装置评估清除效率。

【材料表征】
SEM显示ZIF-67呈现规整的菱形十二面体形貌（尺寸约500 nm），XRD图谱在7.3°、10.4°、12.7°等处出现特征峰证实其晶体结构。TGA表明材料在450°C前保持稳定，满足油田高温需求。

【乳液性能】
0.5 wt% ZIF-67时乳液稳定性最佳，静置3个月无分层；1.5 wt%时粘度骤增10倍并呈现剪切稀化行为，电镜显示NPs在界面形成致密网络。动态界面张力测定揭示ZIF-67使柴油/水界面张力从28.5 mN/m降至9.3 mN/m。

【H₂S清除】
1.5 wt% ZIF-67乳液突破容量达9207.7 mg/L，单位NP清除量达671.53 mg/g，较商业清除剂提高3-8倍。FTIR检测到1040 cm^-1处新出现的Co-S键特征峰，XRD证实生成非晶态Co_xS_y相，表明化学吸附主导的清除机制。

该研究开创了MOF基Pickering乳液在气体净化领域应用的先河，其双重功能设计为复杂油藏条件下的EOR操作提供了新范式。特别值得注意的是，ZIF-67在界面自组装的浓度阈值效应（0.5 wt%最佳稳定点）为纳米乳化剂设计提供了普适性指导。形成的Co-S化合物可进一步转化为具有催化活性的钴硫化物，暗示该体系在后续油品脱硫中的延伸应用潜力。研究团队提出的"稳定-清除"协同机制，为开发下一代智能油田化学品奠定了理论基础。