新型环己烯酯基双子表面活性剂的合成及其性能

以4-环己烯-1,2-二甲酸二（N,N-二甲基胺基乙基）酯为原料,分别与溴代十二烷、溴代十四烷和溴代十六烷发生季铵化反应,合成了含环己烯酯基的双子阳离子表面活性剂3a、 3b和3c（3a和3b为新化合物）,收率55.8%、 62.6%和58.9%,其结构经¹H NMR, IR和HR MS(ESI)表征。研究了3a、 3b和3c的表面活性。结果表明：3种表面活性剂的Krafft点均低于0 ℃;乳化时间分别为310 s、 435 s和519 s; 3a起泡性最好,3种表面活性剂均具有良好的稳泡性。采用Gibbs 吸附方程计算了表面活性参数（Γ_max、 A_min和pc₂₀）及胶束形成的热力学参数（ΔG^θ_m、 ΔH^θ_m和ΔS^θ_m）。结果表明：3种表面活性剂的表面活性均较高,胶束形成为熵驱动的自发放热过程。     

支链醇对Gemini表面活性剂表面活性和胶束化行为的影响

Gemini表面活性剂是一类高效的新型表面活性剂,而醇是工业界和日化领域最常采用的表面活性剂助剂,因此研究不同结构的醇对Gemini表面活性剂表面活性和胶束化行为的影响规律和机理对于促进Gemini表面活性剂的发展和实际应用具有重要意义.利用表面张力、电导、等温滴定微量热,低温透射电镜和核磁共振研究了直链醇1-戊醇和具有相同主链的支链醇2-己醇与3-庚醇对具有不同长度连接基团阳离子季铵盐型Gemini表面活性剂C₁₂C_SC₁₂Br₂ （S=2,4,6,8,10,12）的表面活性和胶束化行为的影响,结果发现,支链醇能够显著影响表面活性剂在气/液界面的排布,使得C₂₀ （使溶剂的表面张力降低20 mN/m所需的表面活性剂浓度）和γ_CMC （CMC时表面张力值）随醇支化度的增加而显著降低,而支链醇对表面活性剂在溶液中的临界胶束浓度以及胶束的尺寸和形貌均没有明显影响,同时这些醇对Gemini表面活性剂的影响与连接基团的长度相关.阐述了上述结果产生的机理,将有助于指导如何选择合适结构的醇助剂去调控Gemini表面活性剂的表面和溶液性质.     

改性二氧化硅纳米颗粒提高二氧化碳泡沫稳定性的研究

通过纳米二氧化硅的硅烷化改性, 使其在高矿化度盐水中可以稳定存在的前提下, 研究了改性纳米颗粒与阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵混合体系的溶液稳定性及协同稳定CO₂泡沫的效果. 研究结果表明, 无机盐离子对改性纳米颗粒与阳离子表面活性剂间的静电吸引力具有屏蔽作用, 且矿化度越高, 屏蔽效果越明显, 从而混合溶液更易于在高盐水中稳定; 纳米颗粒表面的活性剂吸附层受二者浓度的影响, 进而影响了颗粒的亲/疏水性; 当混合体系中的表面活性剂浓度低于临界胶束浓度(CMC)时, 混合溶液与CO₂的界面张力高于单独活性剂溶液, 而当活性剂浓度高于CMC时, 对CO₂-溶液界面张力几乎无影响, 最低界面张力可降至6 mN/m左右; 改性纳米颗粒的加入可以进一步提高CO₂体相泡沫半衰期一倍以上, 但受二者浓度比例的影响; 纳米颗粒的加入有效提高了多孔介质中泡沫的表观黏度, 最大增幅由20 mPa·s增至55 mPa·s左右, 泡沫黏度增加接近3倍, 增强了CO₂泡沫驱的封堵作用.     

Gemini表面活性剂/C12En混合体系的界面吸附、扩张粘弹与泡沫稳定性

用表面张力法研究了阳离子gemini表面活性剂乙基-1, 2-双(十二烷基二甲基溴化铵)(简写为12-2-12)和非离子表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚(C₁₂E_n,其中n = 4, 10, 23)混合体系在气液界面上的吸附行为;用扩张流变技术研究了吸附膜的扩张粘弹行为,实验数据用Lucassen-van den Tempel (LVT)模型进行拟合并根据模型得到了极限弹性值.最后研究了混合体系的泡沫行为,用泡沫塌陷到初始高度一半所对应的时间(t_1/2)来表征泡沫的稳定性.结果表明,所有的非离子表面活性剂C₁₂E_n均与12-2-12产生了吸引作用.在12-2-12浓度相同的情况下,混合吸附层中吸附分子的最小分子占据面积的顺序为12-2-12/C₁₂E₂₃ > 12-2-12/C₁₂E₁₀ > 12-2-12/C₁₂E₄,而极限弹性的顺序为ε_{0, fit}(12-2-12/C₁₂E₄) > ε_{0, fit}(12-2-12/C₁₂E₁₀) > ε_{0, fit}(12-2-12/C₁₂E₂₃).与单组分12-2-12形成的吸附膜相比,只有12-2-12/C₁₂E₄形成更加紧密的结构.具有较小亲水头基的非离子表面活性剂C₁₂E₄的加入,可增强12-2-12吸附膜的弹性,进而增强了对应体系泡沫的稳定性.     

烷基糖苷-十二烷基甜菜碱复配性能及无机盐的影响

本文考察了非离子型表面活性剂烷基糖苷（APG）和两性表面活性剂十二烷基甜菜碱（BS-12）之间的复配性能,测定了不同摩尔比的APG和BS-12复配体系的表面张力、泡沫和乳化性能,并且研究了无机盐对复配体系表面活性的影响情况。研究结果表明,APG和BS-12复配体系与单独任一表面活性剂体系相比具有较好的表面活性,两者具有明显的协同增效作用,且在摩尔比为3:7时,复配体系的表面活性最高、起泡性能最好、形成的泡沫和乳状液最稳定,协同增效作用最显著。此外,无机盐的加入提高了复配体系的表面活性,当NaCl浓度为0.0     

碳氟醇对阳离子表面活性剂表面活性及胶团反离子结合度的影响

用表面张力及电动势法研究了C₁₀H₂₁N(CH₃)3Br、C₁₂H₂₅N(CH₃)3Br与C₃F₇CH₂OH混合水溶液的表面与胶团性质。结果表明,对于阳离子表面活性剂,C₃F₇CH₂OH的加入一方面增加表面活性,另一方面降低胶团反离子结合度。后者不同于阴离子表面活性剂/C₃F₇CH₂OH混合体系,可归因于C₃F₇CH₂OH略有酸性,因而具备一些类似阴离子表面活性剂的性质。     

荧光探针法研究连接基团对双子型阳离子表面活性剂聚集行为的影响

利用荧光探针法和表面张力法测定了新型双子型阳离子表面活性剂的临界胶团浓度(cmc)、最低表面张力(γ_cmc)、胶团微极性和胶团聚集数(N_agg),探讨了连接基团对此类表面活性剂在水溶液中聚集行为的影响.结果表明,当连接基团增长时,cmc和胶团微极性增加,γ_cmc增大,N_agg减少,表面活性降低,在溶液中自发形成胶团的能力减弱.     

LaCoO3对H2S选择氧化性能的影响

使用溶胶-凝胶法制备了LaCoO₃催化剂,采用XRD、BET和XPS等方式对催化剂进行了表征,考察了该催化剂制备过程中煅烧温度、表面活性剂PEG-6000和PEG-20000含量对其H₂S选择氧化制硫磺反应催化活性的影响。结果表明,表面活性剂PEG-6000及PEG-20000的添加能明显提高LaCoO₃的催化活性。0.02 mol La（NO₃）₃+0.02mol Co（NO₃）₂溶液中添加0.30 g PEG-20000、煅烧温度为650℃时所制备的LaCoO₃催化活性最好;在最佳反应温度260℃下,H₂S的转化率达到96.10%,硫选择性为93.77%。     

十二烷基混合糖苷与其它表面活性剂二元体系表面吸附和胶束形成的顺序研究

摘要绿色表面活性剂烷基糖苷C₁₂G _1.46具有混合糖苷组成, 将其分别与十二烷基三氧乙烯磺酸钠C₁₂E₃S、 十二烷基三甲基氯化铵C₁₂TAC、 三硅氧烷非离子表面活性剂BE-6、 聚醚类表面活性剂 TMN-6复配, 在25 ℃下测定它们在0.1 mol/L NaCl溶液中的表面活性, 通过其混合表面层和混合胶束的分子交换能(ε, ε_m)的计算得出如下结论: (1) C₁₂G_1.46的活性高于C₁₂G₁和C₁₂G₂, 即烷基混合糖苷的活性高于相同烷基的纯糖苷的结论得到了进一步证实. 利用MM2分子力场计算的能量数据可合理地解释这种混合产品活性提高的原因. (2) 在该烷基混合糖苷的二元体系溶液中, 对其表面吸附和胶束化两个过程的顺序问题进行探讨, 一种情况是先建立表面吸附, 再形成胶束(C₁₂G_1.46/BE-6 和 C₁₂G_1.46/TMN-6 体系); 另一种情况是表面吸附和胶束化同时进行(C₁₂G_1.46/C₁₂TAC和C₁₂G_1.46/C₁₂E₃S体系).     

界面增强的CeO2/FeNi MOF高效析氧催化剂

在众多非贵金属基材料中，金属有机骨架（MOFs）因其高比表面积和丰富的金属活性中心而成为最有前景的氧气析出反应（OER）催化剂之一.但MOFs的本征催化活性、导电性和稳定性较差，从而影响其在OER电催化中的应用.本工作通过电沉积法在泡沫镍支撑的FeNi MOF纳米片表面引入5 nm的CeO₂纳米团簇来提高MOFs的催化活性.CeO₂纳米团簇与FeNi MOF纳米片之间的固-固界面相互作用以及CeO₂纳米团簇的掺杂有效调控了MOF表面金属位点的电子结构，提高了金属位点的本征电催化活性；同时，CeO₂团簇良好的导电性促进了FeNi MOF表面的电荷迁移，从而使CeO₂/FeNi MOF的OER活性优于FeNi MOF.在1 mol·L^-1 KOH溶液中CeO₂/FeNi MOF达到50 mA·cm^-2和100 mA·cm^-2的电流密度所需要的过电位分别只有220 mV和233 mV，同时表现出快速的反应动力学和优异的稳定性.     

气相二氧化硅/季铵Gemini表面活性剂稳定的泡沫体系

以zeta电位法研究了季铵Gemini表面活性剂亚甲基-α, ω-双(十二烷基二甲基溴化铵) (12-s-12, s=2, 6)在水溶液中修饰气相二氧化硅(F-SiO₂)粒子。这些粒子随表面活性剂浓度C增加经历了表面从原先的亲水到疏水再重新亲水的改变,其中疏水粒子可以自发吸附在气泡液膜中,从而很好地稳定泡沫。重新亲水的粒子脱附出液膜,仅留下表面活性剂稳定气泡。强的液膜弹性对应于稳定的泡沫。联接链长度影响了Gemini在F-SiO₂粒子表面的吸附,因而也影响了液膜的弹性和对泡沫的稳定。超短s=2联接链的12-2-12由于反离子解离不完全而带有较少的正电荷,在粒子表面的初始吸附弱于12-6-12,但因此减少了吸附分子头基间的静电排斥,可以形成更致密的吸附层。由于12-2-12本身比12-6-12具有更强的界面吸附能力,F-SiO₂粒子和12-2-12的协同作用可以更好地稳定泡沫体系。     

起泡剂/稳泡剂/SiO2复合泡沫缓速酸液体系协同增效性能

为了有效控制液相中H⁺向岩石表面的扩散,降低酸-岩反应速率,进而达到深度酸化刻蚀的目的,通过对纳米颗粒、稳泡剂与表面活性剂协同增效作用的研究,制备了一种泡沫稳定、耐温性能及缓速性能优异的泡沫缓速酸。室内通过对比不同纳米材料在酸液中的分散性能及纳米颗粒粒径对泡沫缓速酸性能的影响,优选出d=25 nm的亲水型Si O₂纳米材料。采用自制的两性表面活性剂(MAC)作为起泡剂,并加入自制的酸液稠化剂(SY-1)作为稳泡剂以达到稳泡作用。当w(Si O₂)=1.5%、w(MAC)=1.0%、w(SY-1)=0.08%时,所形成的泡沫也更加致密,液膜厚度增强,泡沫稳定性提高,半衰期延长,从7 min增长到69 min;并且SY-1的加入提高了泡沫的耐高温性能,使体系在90℃时半衰期仍然能达到29 min。通过测定不同条件下酸岩反应速率并进行比较,结果表明,20%HCl基液的平均酸岩反应速率为1.148×10^-3 mg/(cm²·s),而实验室自制泡沫缓速酸液体系的平均酸-岩反应速率降至7....     

SnO_2/TiO_2纳米管复合光催化剂的性能及失活再生

基于微波水热法和微乳液法合成SnO2/TiO2纳米管复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、配有能量色散X射线光谱仪(EDX)的透射电镜(TEM)和电化学手段对光催化剂进行表征.以甲苯为模型污染物,考察光催化剂在紫外光(UV)和真空远紫外光(VUV)下的性能及失活再生.结果表明,SnO2/TiO2纳米管复合光催化剂形成三元异质结(锐钛矿相TiO2(A-TiO2)/金红石相TiO2(R-TiO2)、A-TiO2/SnO2和R-TiO2/SnO2异质结),促使光生电子-空穴对的有效分离,提高光催化活性.SnO2/TiO2表现出最佳的光催化性能,UV和VUV条件下的甲苯降解率均达100%,CO2生成速率(k2)均为P25的3倍左右.但由于UV光照矿化能力不足,中间产物易在催化剂表面累积.随着UV光照时间的增加,SnO2/TiO2逐渐失活,20 h后k2由138.5 mg·m-3·h-1下降到76.1 mg·m-3·h-1.利用VUV再生失活的SnO2/TiO2,过程中产生的·OH、O2-·、O(1D)、O(3P)、O3等活性物质可氧化吸附于催化剂活性位的难降解中间产物,使催化剂得以再生,12 h后k2恢复到143.6 mg·m-3·h-1.UV和VUV的协同效应使UV降解耦合VUV再生成为一种可持续的光催化降解污染物模式.     

掺杂WO3的SiO2/TiO2的溶胶热液合成及光催化性能

采用溶胶-热液合成法制备了掺杂WO₃的SiO₂/TiO₂复合光催化剂,用X射线衍射、红外光谱、Zeta电位分析、BET和透射电镜对样品进行了表征,并以甲基橙降解评价了其光催化性能.结果表明:改性后的光催化剂表现出较高的光催化性能,WO₃和SiO₂不仅增加了锐钛矿TiO₂的稳定性,并阻止了TiO₂晶粒的聚集生长.     

Investigation of the photocatalytic degradation of organochlorine pesticides on a nano-TiO2 coated film

The photocatalytic degradation of organochlorine pesticides including -, β-, γ-, δ-hexachlorobenzene (BHC), dicofol and cypermethrin were carried out on a nano-TiO₂ coated films under UV irradiation in the air. The photocatalytic conditions, including the amount of TiO₂, irradiation time and the intensity of light were optimized. The pesticides were most effectively degraded under the condition of 2.24 mg/cm² on TiO₂ film and a 400 W UV irradiation of high-pressure mercury lamp with a wavelength of 365 nm. A typical organochlorine pesticide, 20 μg -BHC, was dipped onto the TiO₂ film surface and degraded completely within 20 min. In addition, the photocatalytic degradation pathways on the nano-TiO₂ coated film were discussed.     

光敏型阴离子表面活性剂的合成及表面性能

本文制备了一种含有偶氮苯基团的阴离子表面活性剂,其表面活性及对方解石矿物的润湿性能,可以用紫外光照射进行调控。在紫外光照射后,表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)、最低表面张力(γcmc)、分子极限占有面积(Amin)增大,饱和吸附量(Гmax)和降低表面张力的效率(pC20)降低,对方解石的润湿能力增强。     

Micellization and interaction of anionic and nonionic mixed surfactant systems in water

Interaction between binary surfactant mixtures containing anionic surfactants viz. sodium dodecyl sulphates (NaDS) and magnesium dodecyl sulphates (Mg(DS)₂) and a nonionic surfactants viz. dodecyl dodecapolyethylene glycol ether (C₁₂E₁₂) and dodecyl pentadecapolyethylene glycol ether (C₁₂E₁₅) in water at different mole fractions (0–1) were studied by surface tension, viscometry and dynamic light scattering (DLS) methods. The composition of mixed micelles and the interaction parameter, β evaluated from the CMC data obtained by surface tension for different systems using Rubingh's theory were discussed. Activity coefficient (f₁ and f₂) of metal dodecyl sulphates (MDS)/C₁₂E_m (m = 12, 15) mixed surfactant systems were evaluated, which shows extent of ideality of individual surfactant in mixed system. The estimated interaction parameter indicates an overall attractive interaction in the mixed micelles, which is predominant for NaDS as compared to Mg(DS)₂. Counter ion valency has specific effect on the mixed micelles, as Mg(DS)₂ has less interaction with nonionic surfactants in comparison to NaDS due to strong condensation of counter ion. The stability factors for mixed micelles were also discussed by Maeda's approach, which was justified on the basis of steric factor due to difference in head group of nonionic surfactant. DLS measurements and viscosity data reveals the synergism in mixed micelles, showing typical viscosity trends and linearity in sizes were observed.     

The photocatalytic activity of TiO2 foam and surface modified binary oxide titania nanoparticles

Surface modified titania dioxide composite nanoparticles prepared by hydrogen reduction reaction and a mesoporous TiO₂ foam made from a surface modifier and a long chain organic surfactant were characterized by diffractive, spectroscopic and microscopic techniques and studied for their catalytic activity towards the decomposition of an industrial water pollutant, methyl orange. The surface deposition of ruthenium and silicon particles improved the photocatalytic activity of the composite particles resulting in a faster decomposition of the methyl orange compared to commercial TiO₂ alone. Modification of TiO₂ with RuO₂ only offered a marginal benefit over TiO₂ while the incorporation of RuO₂ and SiO₂ into TiO₂ resulted in a marked increase in the rate constant and catalytic activity. These results are consistent with the enhanced surface properties of the composite materials resulting from the modification of TiO₂ with RuO₂ and SiO_2. This surface enhancement effects appear synergetic to the charge separation process and hence the photocatalytic results are explained on the basis of a mechanism involving efficient charge transfer across the interfaces of the composites involving photogenerated electron–hole pairs. Results obtained in this study show that the percentage degradation after 1 h of illumination was 47.15% for TiO₂ foam, 75.5 and 106.4%, respectively, for TiO₂/RuO₂ (SiO₂ 5%, w/w) and TiO₂/RuO₂(SiO₂ 10%, w/w) and 34.15% for commercial TiO₂.