胶体颗粒在液-液界面上的吸附行为及界面组装

综述了胶体颗粒在油水界面上的吸附行为及其应用。胶体颗粒在界面上的吸附行为主要受颗粒大小、相互作用力、电性质及润湿性质等因素的影响。本文第一部分主要从作用力出发阐述了胶体颗粒在液-液吸附过程中各种影响因素的理论研究进展;第二部分主要阐述了胶体颗粒在液-液界面上的吸附能够在界面组装、乳液和具有特殊功能的新材料制备等领域中的应用。     

胶体颗粒在液-液界面上的吸附行为及界面组装

综述了胶体颗粒在油水界面上的吸附行为及其应用.胶体颗粒在界面上的吸附行为主要受颗粒大小、相互作用力、电性质及润湿性质等因素的影响.本文第一部分主要从作用力出发阐述了胶体颗粒在液-液吸附过程中各种影响因素的理论研究进展;第二部分主要阐述了胶体颗粒在液-液界面上的吸附能够在界面组装、乳液和具有特殊功能的新材料制备等领域中的应用.     

胶体颗粒在液-液界面上的吸附行为及界面组装

综述了胶体颗粒在油水界面上的吸附行为及其应用.胶体颗粒在界面上的吸附行为主要受颗粒大小、相互作用力、电性质及润湿性质等因素的影响.本文第一部分主要从作用力出发阐述了胶体颗粒在液-液吸附过程中各种影响因素的理论研究进展;第二部分主要阐述了胶体颗粒在液-液界面上的吸附能够在界面组装、乳液和具有特殊功能的新材料制备等领域中的应用.     

《新编胶体与界面化学》

刘洪国、孙德军、郝京诚编著本书以界面为主线,介绍了与气/液、液/液、气/固和液/固界面相关的基本原理和基础知识,并穿插介绍了与这些界面相关的部分分散体系,如泡沫、乳液、微乳液、溶胶等,并对表面活性分子在溶液中形成的胶束和囊泡分别进行了介绍。我们还特别针对近年来研究较为活跃的分散体系,如纳米乳液和Pickering乳液等的基本概念和进展做了介绍;并对胶体与界面化学的基本原理在纳米材料和超分子组装方面的应用做了阶段性综述。     

胶体与界面化学

正胶体与界面化学是研究分散体系的物理化学性质和界面现象的科学1,2。该学科与实际结合紧密,并与其他学科密切相关,其基本原理在物理化学的各分支学科中最具基础性、理论性和应用性。近年来,我国学者在胶体分散体系与界面化学领域的研究中取得了突破性的进展,很多研究结果得到了国际同行的关注和认可,为提升我国在该领域的国际学术地位起到了重大作用。然而,由于国内学者更加关注纳米材料、能源、生物医药等领域的前沿研究,相较于国际上在胶体与界面化学领域的研究,国内的研究方向也有所偏移。     

Brij类表面活性剂与Laponite纳米颗粒的相互作用及其稳定乳液的研究

通过表面张力、Zeta电位和流变学参数的测定, 研究了聚氧乙烯烷基醚类非离子型表面活性剂(Brij 30和Brij 35)在合成锂皂石(Laponite)纳米颗粒表面的吸附及对Laponite水分散体系中颗粒间相互作用和体系粘度的影响. 结果表明, 这类表面活性剂能显著地吸附在Laponite颗粒表面上, 且吸附量随其分子中POE链长短而不同. 这种吸附没有改变Laponite粒子的带电性质, 但一定程度地降低了Laponite颗粒Zeta电位; 吸附也会减弱颗粒间的相互作用, 降低体系的粘度. 实验以Laponite和Brij为乳化剂, 制备了O/W型乳状液. 乳液稳定性变化和乳液粒径分布结果表明, 体系中Brij的浓度较低时, 乳液的性质主要是由Laponite颗粒决定的; 而Brij浓度较高时, 则主要取决于Brij表面活性剂. 高速剪切含Brij的Laponite水分散体系, 剪切后表面张力随时间的变化表明, 剪切作用会使得吸附在Laponite颗粒表面的Brij分子不同程度地解吸下来. 这也意味着乳液制备时, 高速剪切作用也会造成Brij分子自Laponite颗粒表面的脱附, 这可能是非离子表面活性剂与阳离子表面活性剂对负电固体颗粒稳定乳液影响不同的原因.     

核交联型双亲聚合物胶体粒子的制备及其乳化性能

以三硫代碳酸酯为链转移剂,合成了端羧基聚(丙烯酸-r-苯乙烯)(P(AA-r-St))大分子链转移剂;将其用于二乙烯基苯的可逆加成-断裂链转移自由基(RAFT)聚合,一步制备了以交联聚二乙烯基苯为内核、P(AA-r-St)为核外大分子链的双亲聚合物胶体粒子。通过红外光谱、核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱确定了大分子链转移剂的化学结构;采用纳米粒度仪、扫描电子显微镜和水接触角测试对胶体粒子的尺寸、形貌及亲-疏水性进行了表征。研究了核外大分子链的化学组成、水相pH、油-水体积比以及油相类型对胶体粒子乳化性能的影响,并通过油相固化的方式考察了胶体粒子在油-水界面的形貌。结果表明:改变核外大分子链的化学组成可有效调控胶体粒子的尺寸、亲-疏水性及乳化性能;当核外大分子链中疏水基元St的物质的量分数为11%时,胶体粒子能够在较宽的pH范围(3~11)稳定水包油型乳液,最大油相体积分数达66.7%;胶体粒子吸附于油-水界面上,有效阻止了乳液滴的聚并;此外,胶体粒子可长效稳定多种油-水体系,作为颗粒乳化剂具有良好的普适性。     

软颗粒在液-液界面吸附及界面催化

正Pickering乳液是由吸附在水油两相界面上的颗粒稳定的乳状液,而这些颗粒的界面脱附往往需要很高的热力学脱附能,使得Pickering乳液具有良好的稳定性~1。相比于传统的表面活性剂稳定的乳液,颗粒在液液界面的存在不仅有效阻止了乳滴间的聚结合并,还赋予了乳液环境响应性,如pH、温度~2。因此,Pickering乳液被广泛应用于医药、催化、材料、能源、食品等领域~(3–5)。诸多颗粒被证明可以作为Pickering乳液的乳化剂,如二氧化硅纳米球、聚苯乙烯微球、碳酸钙颗粒等。除此以外,软颗粒稳定的Pickering乳液越来越引起了研究者的兴趣,而最具代表性的便是微凝胶粒子(microgel) ~6和蛋白质颗粒。     

Janus颗粒的制备及泡沫性能

通过改进的Pickering乳液模板法,对合成的单分散Si O2纳米颗粒的局部表面进行氟化硅烷改性,制备了具有两亲性的Janus颗粒;研究了其在气/液表面上的自组装行为和泡沫性能.采用粒度分析仪、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、荧光显微镜、界面流变仪和泡沫扫描分析仪等对Si O2颗粒的粒径分布、石蜡乳滴的表面形貌以及Janus颗粒的化学组成、表面结构、界面活性和泡沫性能进行了表征.研究结果表明,制备的Janus颗粒表面呈现非对称结构.界面活性测试结果表明,Janus颗粒具有良好的界面活性,可以将气/水表面的表面张力降低至38 m N/m.泡沫性能测试结果表明,Janus颗粒能够有效地抑制气泡合并、歧化和液膜排液,所制备的泡沫具有良好的稳定性.     

胶体与界面化学的研究进展

胶体与界面化学是研究胶体分散体系和界面现象的一门科学,在能源、材料、生物、化学制造和环境科学等领域具有广泛的应用。近年来,由于先进功能材料、仿生学和生物医药等学科的迅速发展,在纳米尺寸(胶体)的范围内进行分子组装和材料的制备已经引起了人们的高度关注。过去两年里,中国胶体与界面化学领域的科学家的创新性研究工作层出不穷,国际影响力日益提升,所获得的研究成果越来越受到国际同行的关注。这些成果可概括为:(1)系列新型有序分子组合体的构建及其在生物医药领域的应用,尤其是超分子组装、表面图案化有序组装材料的设计和应用;(2)胶体与界面化学方法在微纳米功能材料合成中的应用,包括形貌可控的无机材料、有机-无机复合功能材料、贵金属纳米材料以及小分子凝胶的合成及其应用;(3)胶体与界面化学在生物传感领域的新应用;(4)胶体与界面化学研究新方法。作为一门与实际应用密切结合的学科,现代经济社会为胶体与界面化学的发展提供了广阔的空间。可以预期,未来胶体与界面化学将更注重其基本的物理化学问题,如:新颖有序分子组合体的构建和理论认识;功能性微纳米材料界面结构与性能调控的理论指导。此外,新的手段和方法在胶体与界面体系的不断渗透,将不断产生新的学科交叉点,从而有力地促进胶体与界面化学的学科发展。共引用参考文献96篇。     

肉桂酸改性透明质酸颗粒乳化剂的制备及性能

将具有紫外吸收性能的单体肉桂酸(CA)引入天然大分子透明质酸(HA)中,制得疏水性改性HA(HA-CA),然后在二甲亚砜与水的混合溶剂中自组装制备HA-CA胶体粒子,并以之为颗粒乳化剂稳定油水界面制备Pickering乳液。通过紫外、核磁、纳米粒度仪、透射电镜、光学显微镜等方法对HA-CA、HA-CA胶体粒子及其所稳定的乳液进行表征。结果表明,HA-CA可以在选择性溶剂中自组装形成粒径约为95nm的球形胶体粒子;所得的HA-CA胶体粒子可以有效地稳定油/水界面,制备水包油(O/W)型的Pickering乳液,且所得乳液具有良好的耐盐性和细胞相容性;此外该胶体粒子可稳定多种油/水体系,具有一定普适性。     

颗粒乳化剂的研究及应用

近年来,颗粒乳化剂因其在食品、采油、化妆品、医药、催化以及功能纳米材料制备等领域具有潜在应用前景而备受关注。本文综述了近来颗粒乳化剂的研究进展,归纳了颗粒乳化剂的种类,包括:无机纳米粒子、表面改性或杂化的无机粒子、有机纳米粒子以及特殊的颗粒乳化剂Janus粒子;并对颗粒乳化剂能够在油水界面稳定吸附的热力学机理和动力学行为进行了阐述,颗粒乳化剂在油水界面接触角以及粒径大小是其在界面稳定吸附的关键参数,而颗粒在油水界面的排布方式则主要受粒子之间相互作用的影响。重点介绍了颗粒乳化剂的热点应用,包括:(1)利用颗粒乳化剂制备Pickering乳液,以及通过对颗粒乳化剂的功能化,使得Pickering乳液具备环境响应性(即pH、盐浓度、温度、紫外光、磁场敏感响应性);(2)以颗粒乳化剂为构筑基元、以Pickering乳液为模板制备Janus颗粒、Colloidosome、具有多级结构的粒子或膜,以及多孔结构材料;(3) Janus粒子在催化领域的应用。     

胶体与界面化学研究进展——郝京诚教授及其团队专访

正胶体与界面化学是研究分散体系的物理化学性质和界面现象的科学。该学科与实际生活结合紧密,并与其他学科密切相关,其基本原理在物理化学的各分支学科中最具基础性、理论性和应用性。我们有幸采访了胶体与界面化学领域学者,《物理化学学报》"胶体与界面化学"特刊的客座编辑郝京诚教授。     

中国化学会第十四届胶体与界面化学会议

2013年7月21-25日,长春会议主题:研讨胶体与界面化学的最新前沿问题和发展前景及其在科学和技术领域中的作用会议内容及范围:(1)表面/界面与纳米结构材料;(2)溶液中的聚集与分子组装;(3)软物质与超分子组织化体系;(4)胶体分散与多组分体系;(5)胶体与界面化学中的理论问题;(6)胶体与界面化学技术、应用与产品     

蛋白质膜界面流变行为研究进展

随着界面流变测量技术以及相关的光学辅助仪器的发展,近10年来界面流变学在食品、化妆品、医药等领域发挥了重要作用。本文介绍了近年来蛋白质膜界面流变行为的研究进展,着重介绍了蛋白质界面流变学在泡沫和乳液方面的研究。本文主要分为3个部分,内容包括:蛋白质膜界面流变学行为与泡沫、乳液稳定性的相互关系,蛋白质-多聚糖的界面流变行为研究,蛋白质-表面活性物质的界面流变行为研究。界面流变学在泡沫和乳液方面取得的较快研究进展不仅促进了人们对蛋白质膜界面流变行为更为深刻的理解,而且为更好地开发和应用蛋白质及其混合物作为表面活性物质和胶体稳定剂而提供重要的理论依据和指导。     

香豆素改性透明质酸颗粒乳化剂的制备及应用

利用7-(2-羟基乙氧基)-4-甲基香豆素(HEMC)疏水改性透明质酸(HA)制得光敏双亲大分子(HA-HEMC),并通过自组装形成了HA-HEMC胶体粒子。通过核磁共振氢谱和紫外分光光度计确定了HA-HEMC的结构及取代度;采用动态激光光散射、纳米粒度仪和透射电镜等手段对胶体粒子的性质及形貌进行了表征。进一步以HA-HEMC胶体粒子作为颗粒乳化剂稳定油水界面,研究了胶体粒子质量浓度、油相类型、水相pH和盐浓度对胶体粒子乳化性能的影响。结果表明:HA-HEMC可以在选择性溶剂中自组装形成粒径约为236nm的球形胶体粒子;该胶体粒子能够在较宽的pH范围内(3~11)稳定水包油型乳液且所得乳液有良好的耐盐性;此外,HAHEMC胶体粒子还能稳定多种油-水体系。     

不同形态双金属氢氧化物颗粒水分散体系及其稳定的Pickering乳液

采用共沉淀法制备了3种形态的MgAl双金属氢氧化物颗粒的水分散体系, 并以其为乳化剂制备了Pickering乳液. 比较了3种颗粒的分散体系及其稳定的Pickering乳液的性质. X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征结果表明, 低结晶度的颗粒以形状不规则、 结构疏松、 表面粗糙的絮状体形式分散于水中, 且颗粒尺寸随高速搅拌分散时间的延长而减小; 而良好结晶的颗粒以形状规则、 结构致密、 表面平滑的六角片存在于水中. Zeta电位测试表明, 3种颗粒在水中均带正电荷, NaCl可降低颗粒的Zeta电位而使其发生絮凝, 但良好结晶颗粒的分散体系在更高NaCl浓度时才出现明显沉淀. 分别采用3种双金属氢氧化物颗粒/NaCl水分散体系制备了水包油(O/W)型Pickering乳液, 并比较了乳液的稳定性. 结果表明, NaCl的引入在一定程度上可提高3类乳液的稳定性; 良好结晶颗粒稳定乳液的能力强于低结晶度的颗粒; 对于低结晶度颗粒, 大颗粒稳定乳液的能力比小颗粒更强.     

中国化学会第十四届胶体与界面化学会议

2013年7月21-25日,长春会议主题:研讨胶体与界面化学的最新前沿问题和发展前景及其在科学和技术领域中的作用会议内容及范围:(1)表面/界面与纳米结构材料;(2)溶液中的聚集与分子组装;(3)软物质与超分子组织化体系;(4)胶体分散与多组分体系;(5)胶体与界面化学中的理论问题;(6)胶体与界面化学技术、应用与产品会议主席:郭荣通讯地址:扬州大学化学化工学院,扬州225002     

以单分散P(DC-TMPTA)聚合物微球为Pickering乳液稳定剂制备石蜡乳液和石蜡微球

以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和1-十二烯(DC)为单体,不使用任何乳化剂或分散稳定剂,通过沉淀聚合制备了高度单分散P(DC-TMPTA)的聚合物微球颗粒.以此聚合物微粒为Pickering稳定剂,不添加任何化学助剂,以乙醇-水混合介质在70℃下通过恒速振荡制得了单分散石蜡Pickering乳液.将该体系迅速降温至石蜡熔点之下,制得了窄分布的固体石蜡微球.研究了连续相水含量、振荡频率及稳定粒子尺寸对Pickering乳液及石蜡微球的影响,优化了石蜡乳液和微球的制备条件.利用扫描电子显微镜对石蜡微球的表面和内部形貌进行了表征,结果表明P(DC-TMPTA)微球全部聚集在石蜡液滴和固化后的石蜡微球表面.基于石蜡微球和聚合物稳定粒子的尺寸,计算了不同条件下石蜡微球表面聚合物粒子的数量.通过聚合物粒子在石蜡-乙醇和水混合溶液界面的三相接触角以及石蜡-乙醇和水混合溶液界面张力的测定,计算了聚合物粒子在石蜡-乙醇和水混合溶液界面吸附能,为解释该体系Pickering乳液的稳定性提供了理论支持.     

化学工业出版社化学专业图书推荐

正《新编胶体与界面化学》刘洪国、孙德军、郝京诚编著本书以界面为主线,介绍了与气/液、液/液、气/固和液/固界面相关的基本原理和基础知识,并穿插介绍了与这些界面相关的部分分散体系,如泡沫、乳液、微乳液、溶胶等,并对表面活性分子在溶液中形成的胶束和囊泡分别进行了介绍。我们还特别针对近年来研究较为活跃的分散体系,如纳米乳液和Pickering乳液等