Growth kinetics and structure of a colloidal silica-based network: in situ RheoSAXS investigations

Silica gels have a multitude of applications ranging from cosmetics and food science to oil and gas recovery. For proper design and application, it is important to have a thorough understanding of the underlying mechanisms of gel formation under different circumstances. The growth and structure of colloidal silica gels has been investigated using RheoSAXS to study the effect of silica concentration, NaCl concentration, temperature and shear rate. Additionally, SAXS in combination with a strong magnetic field has been applied to investigate the effect of magnetic microparticles and magnetic field on the development of the gel structure. Results indicate that the strongest effect on the gel kinetics are achieved by altering the activator concentration, here in the form of NaCl, followed by silica concentration and temperature. Small structural effects were also observed, with larger cluster sizes being produced at lower silica concentration and at higher NaCl concentration. Applying shear caused major changes both in structure as well as the macroscopic behavior of the silica, preventing the gel from reaching an arrested state, instead forming a viscous liquid. Applying a magnetic field appears to suppress the formation of larger clusters. The same effect is observed for increasing magnetic microparticle concentrations.publishedVersio

Intercalation of CO2 Selected by Type of Interlayer Cation in Dried Synthetic Hectorite

publishedVersio

CO2 Capture and Storage in Fluorohectorite Clay. Role of Pressure, Temperature and Interlayer Cation: XRD Studies

Som konsekvens av aukande CO2 utslepp i atmosfæren vert fleire teknologiar innanfor karbonfangst og lagring undersøkt. I denne samanhengen vert også leiremineral studert på grunn av deira evner til å absorbere CO2, i tillegg til å vere billeg og miljøvenleg. I dette arbeidet har absorpsjon og retensjons eigenskapane til den syntetiske leira fluor-hektoritt vorte studert med røntgendiffraksjon på to synkrotron fasilitetar. I tillegg har rolla til dei ladningskompenserande kationa i absorpsjonen vorte undersøkt. Kationa som vart brukt var Ni2+, Li+, Na+, Ba2+, Cs+ og Ca2+. Ei spesiallaga prøvecelle mogleggjorde bruken av glaskapillarar i målingar med trykksatt CO2, der det høgaste trykket var 50 bar. Temperaturen vart kontrollert med ein kryo-jet retta mot kapillaren, og var mellom 203 K og 423 K. Resultata visar at pulvera NiFh, LiFh og NaFh absorberer CO2. Det kritiske trykket for NiFh som set i gang ein overgang frå tørr NiFh til eit lag med CO2 mellom leirelaga, vart observert til å vere 12 bar ved 300 K. Den endelege basale avstanden på 12.29 Å vart derimot ikkje nådd før trykket vart 40 bar. Likeeins vart eit anna eksperiment utført kor trykket vart halde konstant på 1 bar samstundes som temperaturen vart senka. Her vart overgangen for NiFh observert ved 233 K. Full absorpsjon med ein basal avstand på 12.32 Å vart nådd ved 213 K. Retensjonseigenskapane vart undersøkt ved oppvarming av prøva, og NiFh heldt på karbondioksida til 263 K. Tilsvarande verdiar for LiFh er 20 bar og 253 K for absorpsjon, medan frigjevinga av CO2 vart utløyst ved 268 K og 1 bar, og fullført ved 343 K og 1 bar. NaFh absorberte CO2 ved eit trykk på 20 bar og ein temperatur på 253 K, men ingen oppvarming vart utført for denne prøven. Desse undersøkingane har bestemt vilkåra for absorpsjon og retensjon av CO2 i NiFh og LiFh. Undersøkingane har også demonstrert at absorpsjonen er hurtig (~ min) etter energibarriera er passert. NaFh visar også teikn til å absorbere CO2, noko som indikerer at absorbasjonen er sterkt avhengig av det ladningskompenserande kationet. Absorbasjon av CO2i leirer som NiFh og LiFh er lovande i samanheng med karbonfangst og lagringsteknologi. Spesielt interessant er bruken av leire som adsorberande materiale i industrien. I tillegg er auka lagringskapasitet i geologiske formasjonar fordelaktig