含有十二烷基磺酸钠的层状溶致液晶的研究

液晶分为热致液晶(Thermotropic liquid crystals)和溶致液晶(Lyotropic liquid crystals)。前者呈现是由温度而引起的,它经常是单一组分并在一定温度范围内出现。溶致液晶简单形式是表面活性剂和一定量的极性溶剂组成。有时还可再加入助表面活性剂和有机化合物组成的多元体系。     

基于离子液体的两亲分子自组装

离子液体是指熔点低于100℃,完全由离子组成的一类有机熔融盐.由于离子液体独特的物理化学性质,离子液体参与的两亲分子自组装受到人们的广泛关注.本文简要综述了基于离子液体的两亲分子自组装的研究进展,主要包括离子液体作为新型溶剂,两亲分子在其中自组装形成的分子聚集体;长链离子液体作为表面活性剂构筑的分子聚集体;以及离子液体作为添加剂调控其他两亲分子聚集体的构筑.研究离子液体参与构筑的两亲分子聚集体,一方面可以将离子液体的特性引入到传统的分子聚集体中,有利于改善分子聚集体的性质,扩大其种类和应用范围,另一方面也可以进一步拓展离子液体自身的应用.     

~2H-NMR法研究C_(14)BE/正丁醇/正庚烷/水体系中的液晶结构

溶致液晶是表面活性剂体系的一种重要缔合结构,它们是热力学稳定和粘稠性体系.溶致液晶可分为层状、六角状和立方状三类,而前二类还可以分为两种.即正相结构和反相结构.层状和六角状液晶都是各向异性的,立方液晶则是各向同性的.与此类似的还有热致液晶,这个领域已开展详尽的研究.它把液晶分为六大类:S_A(层状Ⅰ),S_B(六角状),S_C(层状H),S_D(立方状),S_E(在层中以人字形堆积Ⅰ)和S_F(在层中以人字形堆积Ⅱ).并汇集212幅液晶纹理照片,这为我们研究提供借鉴.     

DNA与非离子表面活性剂复配体系水溶液聚集行为

自组装构建DNA的纳米复合物以提高其基因治疗效果,是目前化学、生物和医药学交叉领域的一个研究热点.本文研究了非离子表面活性剂十二烷基聚四氧乙烯醚(C_(12)EO_4)与DNA之间弱相互作用构筑的复配体系溶液聚集体,探讨了复配溶液聚集体的组装结构、相结构转变与性能.通过温度改变控制DNA与C_(12)EO_4相互作用过程,确定了复配体系溶液聚集体结构的可控转变,建立了一种可控的组装方法.研究结果对DNA与表面活性剂复配溶液聚集体的性质与结构的组装规律具有重要意义.     

彩色溶致液晶的研究

在新型阳离子表面活性剂3-对壬基苯氧基-2-羟丙基三甲基溴化铵(NPTAB)-正丁醇-水组成的三元体系中, 利用偏光显微镜观察到色彩绚丽的溶致液晶纹理. 通过核磁共振(²H NMR)、小角X射线衍射(SAXS)并与纹理照片对照, 确定了该体系的液晶结构类型, 由差示扫描量热(DSC)测定证实了液晶结构的转化. 初步考查了液晶层厚度、温度和时间等因素对液晶颜色的影响.     

胶束、液晶的Raman光谱研究

表面活性剂的缔合结构,包括胶束、微乳液、溶致液晶、囊泡等,它们的结构不同,其物化性能和应用范围不同.若能用简便方法能判断不同类型的缔合结构,在实际应用是非常重要的.Mitchell和Israelachvili利用表面活性剂分子结构数据所组成的聚结参数 V/A·L_c作为结构判据(式中V为表面活性烃链的分体积,L_c为其烃链长度,A为极性基团的截面积),就是一个典型的例子.表面活性剂分子的Raman光谱受到其烃链振动形式所控制.在2800～2970cm~(-1)范围内的C-H伸缩振动,对分子排列和所处微环境变化非常敏感.Amorin等人提出R=I_(2880)/I_(2850)为有序参数,其值越大,分子排列有序性越为好;另外把P=I_(2930)/I(2850)作为极性参数,其值越大,分子所处微环境的极性也越大.本文从研究表面活性剂/醇/水体系的Raman光谱,提出一个新的参数 R′=I_(2910)/I(2880),作为胶束和溶致液晶之间的判据.若该体系R′<1为胶束体系,R′>1则为溶致液晶体系.这个结论为多个不同体系所证实,并且从理论上进行探讨.1实验部分1.1药品十二烷基甜菜碱(C_(12)BE),十四烷基甜菜碱(C_(14)BE),十六烷基甜菜碱(C_(16)BE),它们的合成方法和提纯方法见文献[6].十二烷基磺酸钠(AS)和十六烷基三甲基溴化胺(CTAB),均是CP级,再重结晶两次.正丁醇(C_4OH)为AR级,     

分子自组装薄膜的偏振结构和热稳定性

偏振片薄膜化有利于液晶显示器件实现小型化、集成化和轻量化. 二向色性稠环芳烃化合物如还原蓝RSN(N, N′-二氢化蒽醌吖嗪)、还原猩红GG(N, N′-二苯并咪唑-1,4:5,8-萘酰亚胺)(其顺式异构体为还原枣红HRR)和还原深蓝BO(紫蒽酮)磺化改性后形成双亲性化合物, 在极性溶剂(如水)中, 分子自组装为结构有序的聚集体, 即溶致液晶相, 将其定向剪切并涂布为湿膜, 溶剂蒸发后, 形成具有偏振效应的厚0.4~0.7 μm薄膜. 小角度XRD分析表明, 呈典型的层状堆跺结构, 磺酸基位置、不同分子比例、溶致液晶浓度等因素影响层面间距和堆垛方式. 耐热性实验和热重综合分析(TG-DSC)表明该薄膜具有优良的耐热和耐湿热性, 耐热温度可到200~300℃, 远高于碘素偏振片, 且分子混合组装薄膜较其单一分子自组装薄膜的耐热性高.     

1,3,2-Dioxaborine 衍生物在石墨表面的二维自组装结构

利用扫描隧道显微镜研究了两个1,3,2-dioxaborine (DOB)类衍生物在高定向裂解石墨(HOPG)表面的自组装行为. 研究的分子中均含有共轭π体系, 分子末端由于苯环的排斥作用为立体结构. 实验研究了对称性及取代基团数目对自组装结构的影响. 结果表明, 在甲苯溶剂中制备的这些自组装结构为长程有序结构, 分子间的偶极作用以及空间位阻效应是影响自组装的主要因素.     

铝箔在甲基烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体电解液中的电化学行为

铝箔作为集流体被广泛应用于锂离子电池和电解电容器等电化学器件中, 而它在电解液中的电化学行为直接影响电化学器件的性能和安全. 通过循环伏安法研究了铝箔在甲基烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体及其与锂盐LiN(SO₂CF₃)₂ (简称LiTFSI)组成的电解液中的电化学行为. 结果表明: 铝箔在离子液体BMI-BF₄及锂盐LiTFSI组成的电解液中极化时表面生成了牢固的钝化膜, 这对电化学器件集流体铝箔的保护十分有利. 将铝箔在离子液体BMI-BF₄和BMI-TFSI中进行阳极极化, 对比发现, 铝箔在离子液体BMI-TFSI中并没有形成较好的钝化膜, 而在离子液体BMI-BF4中的铝箔表面生成了抗腐蚀性能较好的钝化膜, 其击穿电压高达94.58 V. X射线能谱仪(EDS)和X光电子能谱仪(XPS)分析结果表明, 铝箔在离子液体BMI-BF₄中阳极极化后表面存在F和O, 形成了类似氟化物(如AlF₃)和氧化物(如Al₂O₃)的钝化膜.     

基于自组装膜的多壁碳纳米管模板化沉积

在同一基底上构建甲基与氨基表面自组装膜模板, 将模板浸入多壁碳纳米管N,N-二甲基甲酰胺(DMF)分散液中, 由于氨基与甲基表面自组装膜分别对分散液中碳纳米管有吸附和排斥作用, 多壁碳纳米管选择性地沉积到模板的氨基表面自组装膜区域, 实现了碳纳米管的模板化可控沉积, 对常温下构建基于碳纳米管的纳米结构与器件具有重要的意义.     

液晶的蓝相

自1888年奥地利植物学家莱尼茨尔(F.R.Rei-nitzer)发现液晶以来,至今已经历了一个多世纪。现已发现有数千种物质呈液晶态。已知的液晶相不下数十种。热致液晶可分为近晶相(smectic)、向列相(nematic)、胆甾相(cholesteric)、蓝相(BP);溶致液晶可分为层状相(L)、六方相(二维六方晶格,H)、立方相(三维立方晶格,Q);盘状液晶可分为向列相(N_D)、胎甾相(N_D*)、柱状相等。本文介绍关于蓝相的有关问题。     

芯片表面异氰酸酯基硅烷自组装膜的制备及表征

利用分子自组装技术在玻璃芯片表面成功组装了异氰酸酯基硅烷单分子膜. 采用X射线光电子能谱仪对自组装膜表面的元素组成进行了表征, 并利用接触角测定仪对薄膜表面的润湿性进行测定. 结果表明, 异氰酸酯基硅烷在基底表面得到了成功组装, 其疏水性较组装前有所提高, 对水的接触角可以达到80°, 明显改变了芯片表面的性质. 将该自组装膜应用于牛血清白蛋白的自组装, 不仅制备过程简单, 而且具有操作方便等优点. 因此, 异氰酸酯自组装膜在微全分析技术(μ-TAS)中的微通道修饰, 蛋白质、多肽等生物大分子的固定化, 以及材料表面改性等方面均具有很好的应用前景.     

以混合非离子-阳离子表面活性剂为模板合成中孔MCM-48

在水热体系中研究了非离子表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚（OP－10）对中孔分子筛MCM－48自组装过程的影响。发现利用较强的van der Waals力,聚乙二醇辛基苯基醚可以更大程度降低合成MCM－48所需阳离子表面活性剂用量,缩短合成时间且利于生成骨架交联度高的MCM－48。通过调变非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂的比例,可以看到不同物相结构的中孔分子筛。当晶化温度高于140℃后,聚乙二醇辛基苯基醚会从胶束中分离出来,失去两亲特性,进而不利于胶体从层状中孔分子筛转化为微孔材料。     

离子液体-超临界CO_2两相体系中葡萄糖月桂酸酯的合成

糖脂是一类无毒、无刺激性、生物兼容和可生物降解的非离子型表面活性剂,被广泛应用于石油回收、碳氢化合物的生物降解、食品、化妆品、医药、洗涤剂等行业.本文在离子液体-超临界CO2两相体系中采用南极假丝酵母脂肪酶B催化合成葡萄糖月桂酸酯,采用薄层色谱法(TLC)、FTIR、13C NMR等手段对产物进行分析表征,通过单因素法研究了反应时间、压力、温度、底物流速、酶浓度、离子液体用量等对葡萄糖转化率的影响.在优化工艺条件下,葡萄糖转化率高达99.5%.此过程反应转化率高、反应时间短,能够保证酶的高活性,同时酶与离子液体易分离回收并循环使用,具有常规方法无可比拟的优势.     

废旧锂离子电池中钴的生物淋滤机制

研究了废旧锂离子电池中钴的生物淋滤行为及机制, 氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌组成的混合菌株用于电池的生物淋滤. 电极材料的包裹与否对其淋滤行为没有影响. 在pH值最低的硫磺淋滤体系中, 钴离子的溶出浓度最低; 在pH值较低、ORP(氧化还原电位)值强烈变化的硫磺+黄铁矿组合淋滤体系中, 钴离子的溶出浓度最高. 研究表明, 废旧锂离子电池中钴的溶出只涉及间接机制. 在硫磺淋滤体系中其溶出机制在于生物产酸的酸溶作用; 在硫磺+黄铁矿组合体系中其溶出机制在于生物产酸的酸溶释放和生物氧化产物Fe³⁺引发的Fe²⁺之还原释放, 生物酸溶和Fe²⁺还原溶出的化学模拟进一步证实了两机制在钴离子溶出中的作用. 用XPS (X 射线光电子谱)和EDS(能量色散光谱)分析了生物淋滤电极材料的微观过程和微观特性.     

Gemini表面活性剂与聚合物之间相互作用的研究现状和展望

Gemini表面活性剂是由2个单头单链表面活性剂在头基处或靠近头基处由连接基团通过化学键连接而成的一类表面活性剂,它具备许多优于传统单链表面活性剂的特征和性质,它的高效性可大大降低表面活性剂的用量.近年来,Gemini表面活性剂与聚合物之间相互作用的研究越来越得到研究者的关注.本文将综述Gemini表面活性剂与聚合物之间的相互作用,以期使研究者比较全面地认识此领域的研究进展.主要内容包括阳离子Gemini表面活性剂α,ω-(C_mH_(2m+1)N~+(CH_3)_2)_2(CH_2)_S(Br~-)_2(m-s-m)与聚电解质,非离子聚合物,以及疏水改性聚合物之间的相互作用;其他结构Gemini表面活性剂与不同聚合物之间的相互作用.最后对该领域发展方向进行了展望.     

离子液体的环境行为和安全性探讨

由于具有不挥发、不易燃、结构可设计、稳定性高等优势,离子液体被广泛应用于催化、能源、材料制备、生物化工和医药等领域.随着离子液体的大量生产和广泛应用,其对环境的健康风险也日益引起关注.本文对目前离子液体结构进行总结,并分析了其结构对生物安全性的影响规律;探讨了离子液体在不同环境介质中的迁移、转化行为以及可能影响因素;归纳总结了离子液体对陆生生物、微生物、水生生物的影响.对当前离子液体的生物和化学的降解方法进行了综述,研究认为对侧链较短的离子液体,尽量选择化学降解,而对于烷基侧链较长的离子液体,优先选择生物降解.文章进一步阐明对离子液体的环境行为和安全效应以及降解方法进行深入研究具有重要的科学价值,对于客观评价离子液体规模化应用潜力具有十分重要的意义.     

表面活性剂:化学世界古老又年轻的成员

<正>表面活性剂(surfactant)是一类结构特殊的有机化合物,历史悠久,种类繁多^[1,2].传统的表面活性剂分子结构中同时含有亲水和疏水两部分,因而具有降低水表面张力的能力——而这也正是它们名称的由来.在学科分类中,表面活性剂属于物理化学属下的胶体与界面化学的研究范畴;同时,又与其他学科有着千丝万缕的联系.比如:表面活性剂能够在溶液中自发形成高度有序的超分子结构,与热力学中的熵增定律背道而驰;各种自组装结构刚好处于纳米科学的研究范围,且能够被用来作为合成其他纳米材料的模板;     

孪连表面活性剂

孪连表面活性剂是一类带有两个疏水链、两个离子基团和一个桥联基团的新型表面活性剂.它不仅具有极高的表面活性,而且具有很低的克拉夫特点和很好的水溶性.本文综述孪连表面活性剂的合成及物化性质,探讨其高表面活性的机理,并将孪连表面活性剂与正、负离子表面活性剂混合体系进行比较,提出将孪连表面活性剂扩展到氟碳表面活性剂,即合成氟碳孪连表面活性剂的可行性.     

离子在固体吸附剂上的表面扩散研究

无机固体吸附剂由于吸附速率快,加之本身有良好的化学稳定性,被广泛用于水体中重金属离子的去除.已有的大量研究工作侧重于吸附质在吸附剂表面吸附热力学的研究.而对液固体系中的离子在固体吸附剂的表面扩散行为研究报道较少,特别是在进行动力学研究时常假定表面扩散系数为常数,这样处理不能正确地描述表面扩散的真正行为.对于水体中有害离子的处理,工业上多采用固定床吸附剂(fixed-bed adsorber),它能更有效地利用吸附剂的吸附容量,因此开展溶液离子在吸附剂表面扩散行为的研究在理论及实际中均具有重要的意义.本文根据吸附剂表面非均匀的特点,即在不同的吸附中心其吸附能不同,引入吸附能分布函数,导出描述固体表面的表面扩散系数模型,根据建立的模型对离子在吸附剂表面的扩散行为进行了计算分析,并将其用于计算纯电解质水溶液中铅离子在两种新型吸附剂表面上的扩散系数.