水-油界面上纳米粒子的扩散行为对于Pickering乳液的稳定性至关重要,其在石油开采,废水处理,药物传递等方面具有重要意义与价值。不同于在低覆盖率水-油界面上,纳米粒子保持布朗运动,在拥挤条件下纳米颗粒的运动会由于与周围粒子之间的相互作用而发生异常扩散。对于异常扩散进行深入的研究与分析,将使我们对影响Pickering乳液稳定性的因素有更清晰的认识,同时也为驱油、废水处理等实际应用提供理论支持,拓展其应用范围。本文结合单分子荧光实验观测与理论分析,对水-油界面上异常扩散现象进行了全面系统的解析。采用单分子荧光追踪法对水-油界面上纳米颗粒的扩散运动进行定位与追踪,并对粒子的运动轨迹进行统计分析。从系综平均均方位移,时间平均均方位移、步长概率分布、非高斯性质、遍历性以及速度相关性等,对水-油界面上出现的异常扩散现象进行深入研究。重点关注纳米颗粒非高斯特性与非遍历性,该工作为在拥挤条件下,纳米颗粒与周围邻近粒子间在二维界面上的相互作用提出新的见解与认识。基于上述研究方法,本文将从以下几个方面展开研究:1.非离子表面活性剂浓度的增加对纳米粒子扩散行为的影响。通过分析系综平均均方位移、步长概率分布、速度相关性等,揭示了随着表面活性剂浓度的增加,粒子呈现出短程范围布朗运动,长程范围运动受限,出现次扩散非高斯现象。结果表明:由于表面活性剂在界面的吸附,纳米粒子与表面活性剂之间排斥相互作用,对于纳米粒子运动形成瞬时笼,粒子在笼中进行短时间布朗运动,不受表面活性剂分子的影响,而在长程范围内,由于表面活性剂分子的阻碍,纳米粒子运动受限而出现次扩散,扩散变慢,并且由于纳米粒子与表面活性剂分子间弹性碰撞,粒子运动出现速度反相关性,而表面活性剂由于粒子扩散挤压而在界面分布不均匀,更密实的表面活性剂将提高乳液稳定性。这些发现可解释纳米粒子与表面活性剂分子在协同稳定Pickering乳液时,除了表面活性剂分子在纳米粒子表面吸附,改变粒子润湿性外,我们的结果从扩散动力学角度进行了更深入的解析。2.研究了随着纳米颗粒浓度增加,纳米粒子界面的反常扩散。通过分析时间平均均方位移与系综平均均方位移的差别,时间平均均方位移与测试时间的关系,引入非遍历性与老化概念。探讨随着纳米粒子浓度的增加,出现老化的机理,分析体系中老化现象（aging）与纳米颗粒非高斯扩散、非遍历性运动的相关性。从颗粒运动轨迹中观测到随着测试时间增加,粒子扩散变慢现象,指出其老化发生机制与二维界面上粒子之间静电排斥作用随时间衰减相关。3.研究了随着无机盐浓度增加,降低粒子之间排斥相互作用导致纳米粒子水-油界面的反常扩散。通过分析时间平均均方位移与系综平均均方位移的差别,时间平均均方位移与测试时间的关系,以及广义扩散系数和异常扩散指数分布,非高斯性,速度相关性等,探讨随着无机盐浓度的增加,出现强非高斯性的来源。分析体系中强非高斯性,与纳米颗粒异质性、非遍历性运动的相关性。从颗粒运动轨迹中观测到随着无机盐浓度增加,体系中逐渐出现低扩散速率的粒子,导致体系中出现异质性,空间异质性的增加导致粒子运动轨迹的非遍历性出现,而老化现象逐渐消失。这是由于盐浓度增加,降低粒子之间排斥相互作用,粒子之间形成局域性团簇或逐渐形成凝胶结构,使得界面的空间异质性增加,并增加了界面粘弹性。4.利用宏观实验去研究随着表面活性剂脂肪酸浓度和链长度的增加,对于氨基化氧化石墨烯协同稳定Pickering乳液的影响。通过分析氨基化氧化石墨烯与脂肪酸从本体向界面扩散速率的变化,以及二者共吸附对水-油界面张力的影响,当NH2-PEG-GO与脂肪酸共吸附时,两者存在协同效应,通过分析单个组分对总界面压力的影响发现前期界面张力降低是由脂肪酸吸附引起,而NH2-PEG-GO的存在显著影响吸附后期的水-油界面张力。并且我们发现,在吸附后期NH2-PEG-GO和脂肪酸分子之间存在竞争吸附,并且随着PA、NH2-PEG-GO浓度增加,两者的竞争吸附增强。同时,脂肪酸链长增加有利于NH2-PEG-GO与PA在界面形成更致密的吸附层,从而更有效的降低界面张力。这些结果可以为将NH2-PEG-GO应用于驱油领域提供新思路。