Fe3O4纳米粒子在气液界面上与Gemini分子的组装

以共沉淀法制得的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性的纳米Fe3O4溶胶作为亚相,在其气/液界面上与Gemini表面活性剂分子进行了组装,用表面压与单分子面积曲线测定、透射电镜(TEM)和布儒斯特角显微镜(BAM)等手段进行了表征.结果表明:SDBS表面修饰后的Fe3O4纳米粒子表面带负电荷,平均粒径约为10 nm;Fe3O4粒子受到Gemini分子中阳离子头基的吸引进入Gemini单分子层,使得其平均单分子面积从1.00 nm2增加到1.28 nm2,崩溃压从34 mN.m-1升高到40 mN.m-1;通过控制Gemini单分子层的表面压在12~15 mN.m-1范围内,Gemini分子形成聚集并规则地排列形成六边形的区域分布在气/液界面上,Fe3O4纳米粒子受到Gemini分子的静电作用进入Gemini单分子层,在气/液界面上组装成具有六边形形貌的Gemini-Fe3O4复合单分子膜.     

气液界面阳离子型Gemini表面活性剂-硬脂酸混合单分子膜性质

研究了阳离子型Gemini表面活性剂([C18H37(CH3)2N —(CH2)3—N (CH3)2C18H37],2Br-,简写为18-3-18,2Br-1)和硬脂酸(SA)混合单分子膜在气液界面上的性质;测定了这一混合体系的表面压-平均分子面积(-πA)等温线;计算了混合单分子膜的压缩比(κ)以及过剩面积(Aex)与混合单分子膜的组成(硬脂酸的摩尔分数,xSA)的关系;给出了过剩面积和理想混合面积之比与混合单分子膜组成的关系;并用原子力显微镜(AFM)观察了单分子膜在不同组分下的形貌。结果显示:表面压起始增加值所对应的平均分子面积随xSA增加而降低,并且混合单分子膜由液态扩张膜向凝固态膜转变,混合单分子膜出现严重的负偏离现象。由混合单分子膜的可混合性和非理想性可看出,18-3-18,2Br-1与SA在气液界面上存在较强的相互作用,它们之间容易混合。AFM图像还说明18-3-18,2Br-1分子难以成膜,SA分子易于成膜,在18-3-18,2Br-1中加入SA可以增加18-3-18,2Br-1成膜的可能性。     

Gemini表面活性剂的合成及性能

以二苯乙烷和长碳链脂肪酰氯为原料合成出Gemini磺酸表面活性剂,通过核磁氢谱和红外光谱对化合物的结构进行表征,测定了其水溶液的表面张力,得出其表面张力曲线,进而算出其他相关参数.3种Gemini表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)值随烷基疏水碳链的增长而降低.与线性十二烷基苯磺酸钠(SDBS)相比,Gemini表面活性剂G12-2-12的C20值降低94.4%,CMC值降低91.3%.G12-2-12的饱和吸附面积(Amin)比对应单基表面活性剂的2倍降低27%,且Gemini表面活性剂在气液界面上排列更加紧密.     

气-液界面上的Gemini表面活性剂/DNA复合膜

用Langmuir-Blodgett(LB)膜技术和原子力显微镜探讨平衡时间、盐浓度和连接基团长度对气-液界面上阳离子型Gemini表面活性剂([C18H37(CH3)2N+-(CH2)s-N+(CH3)2C18 H37]·2Br－,简写成18-s-18,s=3、4、6、8、10、12)与DNA分子之间相互作用的影响.结果表明,表面活性剂与DNA分子之间的相互作用达到平衡时需较长时间;随着盐浓度的增加,盐的屏蔽作用增大,致使表面活性剂与DNA分子之间的相互作用减弱;当连接基团为刚性(s=3、4)时,分子间的空间位阻较小,Gemini表面活性剂/DNA复合膜主要形成纤维结构;而当连接基团为柔性(s≥8)时,分子间的位阻效应增大,则主要形成片状聚集体.     

Gemini表面活性剂18—3—18与磷脂DPPC在气液界面的混合性质

Gemini表面活性剂作为基因转染的非病毒载体受到国内外学者的广泛关注,其传递过程与细胞膜密切相关。通过Langmuir膜天平测得Gemini表面活性剂18—3—18与磷脂类表面活性剂DPPC混合膜的表面压力与平均分子面积（π-A）等温线,定量分析了平均分子面积（Am）、混合单分子膜的过剩面积（Aex）、过剩吉布斯自由能（△Gex）、混合表面自由能（△Gmix）及相互作用参数等,确定了单层膜的混合性质,并在此基础上研究了18318与DPPC相互作用。用原子力显微镜（AFM）观察了相应LB膜的表面形貌。结果表明：18—3—18与DPPC的物质的量之比及膜压对单层膜的稳定性、热力学特性及它们之间的相互作用有显著影响。特别地,在XDPPC为0．20和0．67时,18—3—18与DPPC混合膜的△Gcx和△Gmix出现了两个极值点,这表明在xDPPC为0．20～0．67之间时,混合膜会出现相分离,与AFM结果一致。     

Gemini表面活性剂溶液相关性质的Monte Carlo模拟

用Monte Carlo方法模拟了Gemini表面活性剂溶液形成胶束的情况。考察了链长、分子间相互作用能、联接基团对表面活性剂的聚集能力、聚集形态的影响。模拟结果显示:尾链越长,所对应的临界胶束浓度(CMC)越小、和尾链的对称性无关、不同分子间的交换能通过对有效交换能的影响来改变溶液的CMC值。Gemini表面活性剂分子在溶液中自聚集生长成胶束,胶束的聚集数和分子本身的特性相关。     

利用Langmuir技术构筑的光抗蚀剂聚合物纳米薄膜的表面微观结构及在光刻蚀方面的应用（I）：气液界面上聚合物单分子膜表面行为的研究

合成了含有缩酮保护基团的共聚物聚N-十二烷基丙烯酰胺／1．4-二噁螺环[4,4]壬烷-2-亚甲基甲基丙烯酸酯pDDMA／DNMMA,并用Langmuir技术构建了单层和多层纳米超薄膜,用表面压（π）和静态弹性模量（Es）随平均重复单元面积（A）的变化研究了聚合物在气／液界面上的表面行为。研究结果表明,共聚物pDDMA／DNMMA能在水面上紧密排列,形成稳定的分子取向规整的Langmuir分子膜,其单层膜的厚度为1．6nm;分子的主链平躺在水面上,分子的侧链基团以与水面呈62°夹角向上伸展。与π-A曲线相比,Es—A曲线能更清楚直观地反映单分子层在挤压过程中微观结构的变化。Es-π曲线的研究为优化拉膜工艺条件提供了可靠依据。排列紧密的单分子膜在-定的表面压下,可单层、多层均匀的转移到固体基板上,形成规整有序层状结构的LB膜。     

基于界面相互干扰能分析法的二乙醇胺水溶液自发浸润聚偏氟乙烯疏水微孔膜的机理研究

通过van Oss范德华表面张力拟合法,拟合出了聚偏氟乙烯（PVDF）疏水微孔膜和润湿PVDF膜的各界面张力,证实了表面活性剂的吸附入侵机理同样适用于二乙醇胺（DEA）溶液浸润PVDF膜。通过吸附实验和HyperChem软件的分子优化推算出了DEA分子在固液界面的相互干扰能,利用Hamaker算法计算了DEA分子与PVDF膜的相互干扰能。结合DEA分子的固液、固气相互干扰能和Starov界面吸附常数方程,定量计算出了DEA分子在PVDF膜上的固气界面吸附常数几乎为0,即DEA分子在自发浸润过程中吸附在固气表面的可能性极小,从而证实了DEA溶液缓慢浸润PVDF疏水微孔膜的机理是由于固液界面吸附导致固液界面张力下降而引起的液气界面附加压力反向。从相互干扰能的角度研究了润湿现象,并基于所得机理提出了抵抗润湿的方法。     

Gemini表面活性剂的研究进展

Gemini表面活性剂是类分子中含有两个或两个以上亲水亲油基团的新型表面活性剂.介绍了Gemini表面活性剂独特的胶束结构和界面吸附状态,讨论了几种类型Gemini表面活性剂的合成方法及产品性能,同时指出开发此类表面活性剂具有十分广泛的应用前景.     

噻吩羧酸在金表面的自组装膜及其电化学性质

研究了具有平面环状共轭体系的硫杂环化合物噻吩羧酸在金表面的自组装单分子膜及其修饰金电极的电化学行为．以Fe(CN)6^4-/3-为“探针”离子，用循环伏安法对自组装膜的形成、电极界面电容及其组装机理进行了研究．结果是噻吩羧酸在Au上的覆盖度约为95％，金电极的界面微分充电电容由修饰前的0．294μF／cm^2下降到0．167μF／cm^2，由此可见噻吩羧酸在金表面形成了致密的单分子膜．     

Gemini表面活性剂在固液界面的吸附

介绍了一类新型表面活性剂-Gemini表面活性剂，综述了Gemini表面活性剂在固液界面的吸附。     

C12TAB和C12E7混合水溶液中胶团生成和表面层吸附

C12TAB/C12E7 混合体系的胶团化和表面层吸附行为表明, 在C12TAB水溶液中添加C12E7 使混合体系临界胶团浓度Ccmc 急剧下降, 表面张力降低效率明显提高, 而表面张力降低能力还出现大范围浓度内的增效. 和阴离子/ 非离子表面活性剂混合体系相比较, 阳离子/ 非离子表面活性剂容易形成混合胶团, 但界面吸附倾向相对不如前者强     

纳米氢氧化铝稳定泡沫性能研究

通过原位表面活性化可使纳米颗粒变成表面活性颗粒,使其能够吸附在气-液界面上形成颗粒单层,这种颗粒单层类似于表面活性剂在气-液界面上的吸附单分子层,有起泡和稳泡的作用.研究了纳米氢氧化铝与表面活性剂SDS及OP-10复配产生的泡沫的性能.结果表明,以水为溶剂时,OP-10基本不能使纳米氢氧化铝颗粒原位表面活性化,不能在起泡和稳泡方面产生协同效应.而阴离子表面活性剂SDS能够通过静电作用吸附在纳米氢氧化铝颗粒表面,使颗粒表面覆盖一层烷基链而亲水性减弱,从而能以颗粒单层形式吸附在气-液界面上起到起泡和稳泡的作用.当SDS质量分数大于0.6%后,表面活性剂分子在颗粒表面形成双层或多层吸附,打破了活性颗粒的亲水-亲油平衡,纳米颗粒重新转变为强亲水颗粒,起泡、稳泡能力下降.质量分数0.1%纳米Al(OH)3+SDS体系的泡沫封堵性能明显优于单一SDS体系,文中实验条件下阻力因子可达100以上.     

Gemini表面活性剂的研究进展

Gemini表面活性剂是类分子中含有两个或两个以上亲水亲油基团的新型表面活性剂.介绍了Gemini表面活性剂独特的胶束结构和界面吸附状态,讨论了几种类型Gemini表面活性剂的合成方法及产品性能,同时指出开发此类表面活性剂具有十分广泛的应用前景.     

Liquid-crystal-mediated self-assembly at nanodroplet interfaces

Technological applications of liquid crystals have generally relied on control of molecular orientation at a surface or an interface. Such control has been achieved through topography, chemistry and the adsorption of monolayers or surfactants. The role of the substrate or interface has been to impart order over visible length scales and to confine the liquid crystal in a device. Here, we report results from a computational study of a liquid-crystal-based system in which the opposite is true: the liquid crystal is used to impart order on the interfacial arrangement of a surfactant. Recent experiments on macroscopic interfaces have hinted that an interfacial coupling between bulk liquid crystal and surfactant can lead to a two-dimensional phase separation of the surfactant at the interface, but have not had the resolution to measure the structure of the resulting phases. To enhance that coupling, we consider the limit of nanodroplets, the interfaces of which are decorated with surfactant molecules that promote local perpendicular orientation of mesogens within the droplet. In the absence of surfactant, mesogens at the interface are all parallel to that interface. As the droplet is cooled, the mesogens undergo a transition from a disordered (isotropic) to an ordered (nematic or smectic) liquid-crystal phase. As this happens, mesogens within the droplet cause a transition of the surfactant at the interface, which forms new ordered nanophases with morphologies dependent on surfactant concentration. Such nanophases are reminiscent of those encountered in block copolymers, and include circular, striped and worm-like patterns.     

一种新型驱油剂的合成及评价

以十六烷基二甲基叔胺和1,4-二溴丁烷为原料制备了新型Gemini表面活性剂16-4-16,并测定了目标产物的粘度和表面活性.结果表明该表面活性剂在较低的浓度下就能大大的降低油水界面张力,且与普通表面活性剂具有很好的协同效应,可以作为一种新型的驱油剂来使用.     

双子表面活性剂与原油组分相互作用研究

针对五里湾油田长6油藏地层水和脱水原油特征,双子表面活性剂A2可以实现超低界面张力。为了探索双子表面活性剂与原油组分间的构效关系,采用原油柱色谱分离方法对原油各组分进行了分离,获知了原油的基本组成;并对双子表面活性剂A2与原油各组分之间的界面张力进行了测定。结果表明,该表活剂在0.5~0.02%的浓度范围内均具有高的界面活性,可以令原油实现超低界面张力,证实了原油中非烃组分对超低界面张力的产生具有至关重要的作用;即双子表活剂与非烃组分之间存在协同效应。     

表面活性剂效用在微流系统中的变化

采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作的微流芯片,研究了微流沟道中表面活性剂的效用与常规条件下的差异.结果表明,表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)在较大的液体比表面积(表面积与体积)下,会有更大的值,说明表面活性剂的效用在不同的比表面积液体中会有不同的表现.分析其原因是表面活性剂主要作用于液体表面,在相同体积下,液体表面积增大会使得单位表面积上的活性剂减少,从而有较弱的降低界面张力的作用.     

非离子Gemini表面活性剂在固-液界面吸附的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo方法对非离子Gemini表面活性剂在固-液界面的吸附进行了模拟,得到了吸附层厚度、吸附量和链节密度分布,并用两阶段吸附模型拟合了吸附等温线。同时,对Gemini表面活性剂和传统表面活性剂在界面的竞争吸附进行了模拟。结果表明:随着对比温度的升高,单一非离子Gemini表面活性剂在疏水性界面的吸附层厚度减小,吸附量降低,吸附等温线符合两阶段吸附模型。在相同能量参数下,Gemini表面活性剂在界面吸附的能力远比传统表面活性剂在界面吸附的能力强,它可将表面上已吸附的传统表面活性剂解吸下来,从而影响界面性质。