碳氢表面活性剂在超临界CO_2中形成微乳液的研究进展

在超临界CO2中形成微乳液可以克服CO2对高分子量和亲水性物质溶解能力差的缺点。碳氢表面活性剂成本低,对环境友好,利用碳氢表面活性剂形成超临界CO2微乳液有利于工业应用,但绝大部分碳氢表面活性剂不能形成微乳液,所以需要对碳氢表面活性剂进行选择和设计。本文介绍了微乳液的形成、表征和评价,从表面活性剂的亲CO2性能和界面活性两方面,综述了碳氢表面活性剂的设计思路和进展。另外介绍了助表面活性剂对形成超临界CO2微乳液的作用,并对常规碳氢表面活性剂在助表面活性剂的作用下形成超临界CO2微乳液的体系进行了综述。最后,介绍了含碳氢表面活性剂的混合表面活性剂在形成超临界CO2微乳液方面的研究情况。     

超临界二氧化碳微乳液中的表面活性剂

介绍了在超临界二氧化碳(SC-CO_2)下形成微乳液的原理和概念,并且按照所应用各种表面活性剂的结构特点对其在SC-CO_2下形成微乳液的能力分别进行比较和归纳,为今后筛选和设计在SC-CO_2下形成微乳液的表面活性剂提供了重要信息。     

Gemini表面活性剂(12-6-12)和DNA的相互作用

应用紫外光谱、荧光探针、zeta 电位、动态光散射和凝胶电泳等方法探讨了阳离子gemini 表面活性剂C₁₂H₂₅N⁺(CH₃)₂―(CH₂)₆―(CH₃)₂N⁺C₁₂H₂₅·2Br^-(12-6-12)与DNA之间的相互作用. 研究结果表明, 与传统表面活性剂相比, 偶联表面活性剂特殊的分子结构使其与DNA的作用更强烈. DNA引导表面活性剂在其链周围形成类胶束结构, 开始形成类胶束时对应的表面活性剂临界聚集浓度(CAC)比纯表面活性剂临界胶束浓度(CMC)低两个数量级. CAC与DNA的浓度无关, 而与表面活性剂之间的疏水作用以及表面活性剂与DNA之间的静电吸引作用密切相关. Zeta 电位和凝胶电泳结果显示了DNA链所带负电荷逐渐被阳离子表面活性剂中和的过程. 借助原子力显微镜(AFM)成功观察到了松散的线团状DNA, 球状体随机地分散在DNA链上形成类似于串珠的结构、尺寸较大的球形复合物以及其由于吸附多余的表面活性剂重新带正电而被溶解得到的较小DNA/12-6-12聚集体. 圆二色(CD)光谱结果显示, 12-6-12可以诱导DNA的构象发生改变.     

助表面活性剂对阴/阳离子表面活性剂复配形成微乳液的影响

中相微乳液;盐度扫描;助表面活性剂对阴/阳离子表面活性剂复配形成微乳液的影响     

超临界二氧化碳微乳液增溶多元醇特性

用2.5%、5.0%和7.5% (w)的1,3-丙二醇(1,3-PDO)稀水溶液为模型物质, 以超临界二氧化碳为连续相, 以琥珀酸二酯磺酸钠(AOT)为表面活性剂, 乙醇为助剂, 在压力为6.9-10.3 MPa的范围内, 温度为30-50 °C时, 分别对三种AOT浓度下的四元体系AOT/CO₂/乙醇/水和五元体系AOT/CO₂/乙醇/1,3-PDO/水的热力学行为进行了实验研究. 实验结果证明: 通过合理调控系统的操作条件, 可以形成热力学稳定的超临界二氧化碳微乳液, 并能实现选择性增溶1,3-丙二醇. 该结果可为指导工业生产提供依据.     

超临界CO2技术制备微孔聚合物中的基本问题

微发泡聚合物材料以环境友好的超临界CO₂为发泡剂, 具有优异的材料性能. 本文对本课题组的研究工作做了归纳总结, 对聚合物微发泡中CO₂的传质、微发泡过程中泡孔结构参数的变化以及多相/多组分聚合物体系的微发泡行为等内容做了针对性的综述. 结合对聚合物微发泡过程理论模拟研究工作的评述, 展望了超临界CO₂微发泡技术未来的发展方向.     

界面扩张流变法研究C12mimBr对Gemini12-2-12在空气/水界面聚集行为的影响

采用界面扩张流变技术研究了季铵盐偶联表面活性剂C₁₂-(CH₂)₂-C₁₂·2Br (Gemini12-2-12)及其与离子液体表面活性剂溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C₁₂mimBr)复配体系的动态界面张力、扩张流变性质和界面弛豫过程等, 探讨了C₁₂mimBr 对C₁₂mimBr/Gemini12-2-12 混合体系界面性质的影响及C₁₂mimBr 对Gemini12-2-12界面聚集行为影响的机制. 结果表明, 随着离子液体表面活性剂的不断引入, 体系界面吸附达到平衡所需的时间逐渐缩短, 扩张模量和相角明显降低, 界面吸附膜由粘弹性膜转变为近似纯弹性膜; 同时, 界面及其附近的弛豫过程也发生显著变化, 慢弛豫过程消失, 快弛豫过程占主导地位, 且离子液体浓度越高, 快弛豫的贡献越大. 这些界面性质的变化主要归因于离子液体表面活性剂C₁₂mimBr参与界面形成及两表面活性剂在界面竞争吸附的结果. 少量离子液体表面活性剂C₁₂mimBr 的加入可以填补疏松的Gemini12-2-12 界面上的空位, 形成混合界面吸附膜. 随着C₁₂mimBr 含量的增加, 嵌入界面的C₁₂mimBr 分子数不断增多, 导致界面上相互缠绕的Gemini12-2-12烷基链“解缠”, 在体相和界面分子扩散交换的过程中“解缠”的Gemini12-2-12分子从界面上解吸回到体相, 与此同时, C₁₂mimBr 分子相对较小的空间位阻及较强的疏水作用促使其优先扩散至界面进而取代Gemini12-2-12分子, 最终界面几乎完全被C₁₂mimBr分子所占据.     

阳离子和两性表面活性剂在聚甲基丙烯酸甲酯表面的吸附行为

利用座滴法研究了阳离子表面活性剂十六烷基醚羟丙基季铵盐(C₁₆PC)、十六烷基聚氧乙烯醚羟丙基季铵盐(C₁₆(EO)₃PC)和两性离子表面活性剂十六烷基醚羟丙基羧酸甜菜碱(C₁₆PB)、十六烷基聚氧乙烯醚羟丙基羧酸甜菜碱(C₁₆(EO)₃PB)溶液在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面上的润湿性质, 考察了表面活性剂类型及浓度对接触角的影响趋势. 研究发现: 低浓度条件下表面活性剂分子可能以平躺的方式吸附到固体界面, 且亲水基团靠近固体界面, PMMA表面被轻微疏水化; 在高浓度时则通过Lifshitz-van der Waals 作用吸附, 亲水基团在外, PMMA表面被亲水改性. 聚氧乙烯基团(EO基团)的引入对阳离子表面活性剂的接触角影响不大; 而含有聚氧乙烯基团的两性离子表面活性剂在PMMA界面上以类似半胶束的聚集体吸附, 大幅度降低接触角.     

光催化CO2转化为碳氢燃料体系的综述

传统化石能源燃烧产生CO₂引起的地球变暖和能源短缺已经成为一个严重的全球性问题. 利用太阳光和光催化材料将CO₂还原为碳氢燃料, 不仅可以减少空气中CO₂浓度, 降低温室效应的影响, 还可以提供碳氢燃料, 缓解能源短缺问题, 因此日益受到各国科学家的高度关注. 本文综述了光催化还原CO₂为碳氢燃料的研究进展, 介绍了光催化还原CO₂的反应机理, 并对现阶段报道的光催化还原CO₂材料体系进行了整理和分类, 包括TiO₂光催化材料, ABO₃型钙钛矿光催化材料, 尖晶石型光催化材料, 掺杂型光催化材料, 复合光催化材料, V、W、Ge、Ga基光催化材料及石墨烯基光催化材料. 评述了各种材料体系的特点及光催化性能的一些影响因素. 最后对光催化还原CO₂的研究前景进行了展望.     

反离子对氟表面活性剂的影响1. 表面活性及胶团化作用

通过表面张力和荧光探针法研究了全氟辛酸钠、全氟辛酸铵以及全氟辛酸四烷基铵[C₇F₁₅COON(C_nH_2n+1)₄, n＝1, 2, 3, 4]的表面活性以及胶团化作用, 系统地讨论了各种反离子, 特别是反离子大小的影响. 结果表明, 与普通碳氢表面活性剂不同, 反离子对这类氟表面活性剂的表面活性以及胶团化作用有很大影响. 表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)随反离子的增大而下降; 饱和吸附层中平均每个分子所占的面积则大致随反离子的增大而增大. 而表面张力的变化则较为复杂. cmc时的表面张力随反离子的增大先上升(从全氟辛酸铵到全氟辛酸四乙铵)后下降(从全氟辛酸四乙铵到全氟辛酸四丁铵). 通过反离子的空间位阻、疏水性、插入以及电荷屏蔽效应对上述结果做了解释.     

Microemulsions with CO2 as a solvent

Supercritical CO₂ is considered as a promising alternative for volatile organic solvents currently used in certain industrial processes and products, however, the poor solubilizing power of CO₂ towards polar substances remains a significant barrier to applications. Employing effective surfactants which generate stable dispersions and water/CO₂ microemulsions is accepted as one way to improve the physico-chemical properties of CO₂. This article reviews recent studies on microemulsions in liquid CO₂, as well as the development of CO₂-philic surfactants.     

傅立叶变换红外光谱技术在超临界CO2作用聚合物体系中的应用

超临界CO₂（scCO₂）作为一种物理化学性质优良、具有高扩散速率及优良溶解性能的溶剂,在科学研究及工业生产中广受青睐。将scCO₂应用于聚合物体系中,CO₂ 与聚合物间特殊的相互作用有利于CO₂分子在聚合物中的吸附与扩散。同时通过CO₂的吸附及其对聚合物的溶胀和塑化作用,聚合物所处微观化学环境以及整体结构性质会发生一定的变化。由于傅立叶变换红外光谱（FTIR）技术能够有效地考察化学环境变化对分子结构造成的影响,这一表征技术在超临界CO₂作用体系中广为应用。本文主要选取了近年来利用FTIR技术考察scCO₂作用于聚合物体系的一些实例,从CO₂-聚合物相互作用机理,scCO₂对聚合物或生物大分子的加工过程的影响两方面,阐述了利用红外光谱技术在scCO₂作用体系中的应用以及前景。     

The effect ofn-butyl glycol ethers on the phase diagrams of microemulsions formulated with nonionic surfactants

The effect ofn-butyl glycol ethers used as cosurfactants on the microemulsions formulated with two nonionic surfactants, hexaoxyethylene glycol monolauryl ether and sorbitan monolaurate, is presented on ternary phase diagrams. The solubilization parameters as well as isothermal invariant points (IIP) of microemulsions were correlated with the solubility parameters of cosurfactants. An optimum solubility parameter of cosurfactants was established around 9 (cal/cm³)^1/2 where both IIP and solubilization parameters are optimal for water and oil solubilization with the lowest concentration of amphiphilic compounds. The mixture of cosurfactants can be used to obtain a certain transition on the phase diagram and so to achieve certain characteristics for microemulsions, especially to tailor the solvency of the system.On leave from the University of Bucharest Department of Physical Chemistry Bdul Republicii 13 Bucharest, Romania     

Biological Xenogenic Vessel Prostheses: Effect of H<Subscript>2</Subscript>O/CO<Subscript>2</Subscript> and EtOH Media on the Structure and Mechanical Properties of the Bovine Jugular Veins

The effect of the H₂O/CO₂ and EtOH/CO₂ media at pressures and temperatures corresponding to the formation of supercritical (sc) carbon dioxide on the structure and mechanical properties of bovine jugular veins was studied for the first time. Treatment of bovine jugular veins in an sc-CO₂ + ethanol or sc-CO₂ + water medium considerably devitalized the tissue and increased the tissue elasticity, which allows considering the treated veins as promising vascular grafts with expected high capacity to suppress calcification and good hemodynamic properties.     

Application of CO2-Triggered Switchable Surfactants to Form Emulsion with Xinjiang Heavy Oil

Owing to the high acid number of Xinjiang heavy oil and incomplete demulsification after pipelining, this article discusses the application of CO₂-triggered switchable surfactants to the emulsified transport of several Xinjiang heavy oils in the pipeline. Results show that CO₂-triggered switchable surfactants promote the formation and stabilization of oil-in-water (O/W) emulsion in the absence of CO₂ as a base. The property parameters of heavy oils fundamentally influence the indigenous emulsifying agents. The emulsion is stable when the heavy oil has a high acid number and low asphaltene content, which is also affected by some physical factors.     

贵金属助剂对费-托合成用钴基催化剂的促进作用

贵金属助剂促进的费-托合成用钴基催化剂具有高活性和长链烃(C₅⁺)选择性优越等特点,被广泛应用于由合成气制清洁燃料的合成反应中。 本文重点讨论了贵金属助剂对活性钴物种的结构（还原度、分散度、双金属颗粒或合金的构成）, 钴基催化剂稳定性以及其对费-托合成的反应速率和产物选择性的影响规律。     

Fluorinated surfactants in supercritical CO2

Liquid or supercritical carbon dioxide has important environmental and economic advantages over petrochemical solvents currently used for industrial processes. However, low solubility in CO₂, particularly of polar compounds, is a hurdle to its implementation as an acceptable alternative. These solubility problems have been overcome by employing specialised fluorinated surfactants to stabilise water nano-droplets as water-in-supercritical/liquid CO₂ microemulsions. Such novel microemulsions can now facilitate innovative ‘green-and-clean’ applications of carbon dioxide technology.     

CO_2/H_2O混合绿色介质中的有机催化反应

绿色化学是化学发展的必然趋势。有效利用绿色溶剂是绿色化学的重要内容。CO2和H2O混合体系是具有很多特点的绿色反应介质,可以用于不同化学反应,特别是弱酸催化的反应,从而替代传统的有机酸和无机酸。本文讨论了CO2/H2O体系的酸性随温度和压力的变化,综述了在CO2/H2O混合绿色介质中有机化学反应研究进展,这些反应包括脱水反应、烷基化反应、香茅醛环化反应、重氮化反应、多元醇转化成环醚的反应、溴氧化反应、芳硝基化合物选择性还原、多糖水解反应、生物质转化反应、环氧丙烷水解反应、脱羧反应、醇氧化反应、对映选择氧化反应以及酮不对称还原;最后对CO2/H2O体系在化学反应中应用的发展趋势进行了探讨。     

阳极氧化法制备TiO2多孔薄膜

本文综述了制备TiO₂薄膜的各种方法,详细介绍了阳极氧化法制备TiO₂多孔膜的进展,在非含氟电解液体系中,对纯钛进行阳极氧化处理可制得表面呈无规则生长的多孔膜结构;在含氟电解液体系中,则可自组织形成高度有序的TiO₂纳米管阵列,并指出阳极氧化法是可在常温低压下进行、操作工艺简单、薄膜性能稳定、再现性好的一种最具工业化应用潜力的制备方法。     

Interfacial tension between water and high pressure CO2 in the presence of hydrocarbon surfactants

Interfacial tension of water–CO₂ interface was measured by pendant drop method in the presence of a surfactant of various concentrations. The surfactants used were three surfynols which are non-ionic blanched hydrocarbon with different length of the alkyl side chain. Prior to the interfacial tension measurements, the solubility of the surfynols in CO₂ were determined from cloud point method. The measured interfacial tensions indicated that an addition of small amount surfactant did reduce the interfacial tension. The interfacial activities of surfactants were evaluated from the slope of the interfacial tension reduction curve against the surfactant concentration and rationalized in terms of the molecular natures such as hydrophobic alkyl chain length.