立方体纳米Cu2O表面热力学函数的粒度及温度效应

液相还原法合成了4种粒度在40-120 nm的立方体纳米氧化亚铜（Cu₂O）。利用X射线衍射仪（XRD）、显微拉曼光谱仪和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对纳米Cu₂O的物相组成及形貌结构进行了表征。采用原位微热量技术实时获取纳米/块体Cu₂O与HNO₃反应过程的热动力学信息,结合热化学循环及动力学过渡态理论计算得到纳米Cu₂O的表面热力学函数。在薛永强等建立的无内孔球形纳米颗粒的热力学模型基础上,发展了立方体纳米颗粒的热力学模型。最后由理论结合实验结果分析了粒度和温度对表面热力学函数的影响规律及原因。结果表明,摩尔表面Gibbs自由能、摩尔表面焓和摩尔表面熵均随粒度减小而增大,且与粒度的倒数呈线性关系,这与立方体热力学模型规律一致;随着温度的升高,摩尔表面焓和摩尔表面熵均增大,摩尔表面Gibbs自由能则减小。本文不仅丰富和发展了纳米热力学基本理论,还为纳米材料表面热力学研究及应用提供了方法和思路。     

二维ZnO纳米片的热力学研究

采用水热法合成了二维ZnO纳米片,并通过扫描电镜(SEM),X射线粉末衍射仪(XRD)对其形貌尺寸和物相进行表征,合成的多孔状纳米纯度高,且结晶度好。采用原位微热量技术,得到了过程的热动力学信息,结合热化学循环、热动力学原理及动力学过渡态理论,获取了二维ZnO体系的整体热力学函数和表面热力学函数,讨论了温度对表面焓、表面熵和表面吉布斯自由能的影响规律。结果表明：(i)纳米ZnO整体热力学函数：标准摩尔生成吉布斯自由能、标准摩尔生成焓和标准摩尔熵均比块体的大;(ii)随着温度的升高,表面焓和表面熵增加,表面吉布斯自由能则减少。     

平衡时溶液的表面吸附

溶液的表面吸附仍是表面热力学当中的一个具有挑战性的问题.在本文中我们定义了一个新的热力学态函数,表面吸附的平衡条件是这个态函数的微分为零.基于这个条件,我们推导了描述平衡时表面吸附的新方程.在推导过程中没有采用假想分界面.新的表面吸附方程和Gibbs表面吸附方程完全不一样.还通过分子动力学方法模拟了氯化钠溶液,模拟结果和我们的理论预测符合较好.     

非离子型微乳液的热力学性质Ⅲ:盐类和PH值的影响

以非离子型表面活性剂(Triton X-100)、十六烷、正已醇和水所组成的微乳液,研究醇从油相向界面层转移时的体系Gibbs函数变化,并从热力学关系式得出焓和熵的变化关系.本文研究了相中不同盐类和PH值对这些热力学函数的影响,发现这些热力学函数与盐类中阳离子价数和PH值都呈线性关系.     

非离子型微乳液的热力学性质Ⅲ:盐类和PH值的影响

以非离子型表面活性剂(Triton X-100)、十六烷、正己醇和水所组成的微乳液,研究醇从油相向界面层转移时的体系Gibbs函数变化,并从热力学关系式得出焓和熵的变化关系。本文研究水相中不同盐类和pH值对这些热力学函数的影响。发现这些热力学函数与盐类中阳离子价数和pH值都呈线性关系。     

表面活性剂胶束化物理化学性质研究

通过电导法考查温度和盐浓度对十二烷基硫酸钠(SDS)临界胶束浓度(CMC)的影响,研究表面活性剂形成胶束过程的物理化学性质。根据拟相分离模型求得胶束化热力学函数,并讨论体系电导活化能随温度和SDS浓度变化关系。结果表明:SDS的CMC随温度升高而增加,随氯化钠浓度增大而减小。在热力学上SDS在水溶液中形成胶束是一个自发、放热、熵增的过程;在动力学上,SDS溶液电导率与温度关系符合Arrhenius公式,通过电导活化能信息可揭示离子型表面活性剂形成胶束的机理特征。     

前言

<正>化学热力学是物理化学的重要分支学科.化学热力学应用热力学原理研究物质体系中的化学现象和规律,依据体系的宏观可测性质和热力学函数关系判断体系的稳定性、变化的方向和变化的程度.相平衡、化学平衡、热平衡、分子构象的稳定性、分子间的聚集与解离平衡等许多重要问题都需要用化学热力学的原理和方法进行判断和解决.化学热力学的主要特点是具有坚实的理论基础,其原理具有高度的可靠性和普适性,因此对理论研究和实际应用都有重要指导意义.化学热力学的研究范畴决定了它与化学乃至化学学科以外的其     

链式与面式两种不对称疏水结构表面活性剂之间的相互作用热力学

本文通过等温滴定量热法(ITC)、电导法和浊度法研究了阴离子生物表面活性剂脱氧胆酸钠(NaDC)及其与相反电荷的十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)在水溶液中的自组装热力学.ITC结果支持了NaDC在水溶液中先生成预胶束再形成稳定胶束的分步聚集模型,由此得到了NaDC的预胶束和胶束化过程的一系列热力学参数,并讨论了它们形成的热力学机理.进一步研究了具有头-尾链式和疏水-亲水刚性面式非对称结构的DTAB/NaDC混合体系的聚集热力学行为,得到了富NaDC临界混合胶束浓度(cmcmix)、富DTAB临界胶束浓度(CM)及对应过程的转变焓.结果表明,NaDC面式结构与DTAB链式结构的对称性差异以及相反电荷的相互作用,导致混合体系有别于单一表面活性剂或头-尾链式结构的混合体系的聚集行为.混合溶液的聚集行为受控于表面活性剂浓度和摩尔分数的变化.富NaDC胶束化过程为熵驱动,而富DTAB的两种胶束形态转变过程为熵焓共同驱动的热力学机理.这些结果对于从热力学角度认识胆汁酸盐的自组装机理以及与传统的头-尾链式结构的表面活性剂相互作用机理和相行为有重要的意义.     

表面活性剂溶液行为的粗粒化模拟

分子动力学模拟技术目前已经成为了研究表面活性剂有序聚集体的不可或缺的工具之一。近几年来,粗粒化模拟方法克服了传统的介观模拟和精细力场模拟的缺点,既能够重现自组装体系的热力学或者结构方面的信息,又极大地拓展了模拟体系所能达到的空间和时间尺度,逐渐成为了计算领域的一个热点。本文综述了近几年来表面活性剂粗粒化分子动力学模拟的最新发展状况,分别就不同粗粒化模型的建模策略、作用势能表达、参数拟合和模型评价等问题作了详细的介绍,并通过实例说明了粗粒化力场对表面活性剂体系的适用性。在此基础上,指出了发展粗粒化力场过程中所面临的一些关键性问题,这对于表面活性剂溶液行为的粗粒化模拟具有重要的意义。     

气相色谱吸附过程的热力学函数变化及规律探讨 Ⅱ.吸附熵变的计算方程与硅胶对直链烷的吸附

前文报道Porapak对某些烷和醇吸附过程的热力学函数变化,并讨论了其中的一些规律.文中引用Atkinson等人提出的方程来处理实验结果: 上述诸方程,有的所需数据难以直接由实验得到,有的则存在某些不妥之处.本文从吸附平衡的定义导出一个较为合理的方程,并据此计算了9个有机化合物在硅胶表面吸附过程的焓变和熵变.所得结果进一步验证了热力学补偿效应、同系物碳数关系和等热力学点等规律.     

细菌生长的热动力学性质的研究

前文报导了大肠杆菌在不同培养基中生长的速率及热力学函数.本文在此基础上又测定了不同细菌在相同培养基中生长的规律.细菌生长是一系列非常复杂的过程,为便于研究,使复杂问题简单化,我们采取与过渡状态理论类似的模式进行处理,得出了一些热动力学函数,这些数据为进一步探讨这一复杂过程提供了有用的信息.     

吉布斯自由能的多功能性质探讨

在物理化学常用的热力学函数中,吉布斯自由能是一个用途最为广泛、最具有明确意义的热力学函数,它除了在特定条件下可作为过程与方向的判据外,还具有狭义化学势、最大非膨胀功和狭义表面自由能等功能。本文就吉布斯自由能的多功能特性展开讨论,并通过两个实例说明实际体系中ΔG的计算方法及用途,以帮助学生在物理化学学习过程中深入理解吉布斯自由能。     

硅胶的表面硫醇化改性及对水溶液中罗丹明B的固载

运用γ-巯丙基三乙氧基硅烷对硅胶表面硫醇化修饰改性,红外及拉曼光谱分析表明硅胶的表面硫醇化借助硅胶表面羟基与γ-巯丙基二乙氧基硅烷间的化学键联实现。实验条件下改性硅胶对水体罗丹明B的吸附性能明显提升,改性硅胶表面罗丹明B的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线服从Langmuir等温线规律,由等温吸附计算得到的热力学函数变化表明吸附系自发、放热过程。吸附动力学、热力学及光谱表征均表明改性硅胶上罗丹明B的吸附主要为其在改性硅胶表面借助电价和共价键联的化学吸附。     

易水解类表面活性剂的表面与胶团性质

对直链烷基羧酸盐与烷基氯化伯铵两类易水解型表面活性剂进行了较系统的研究,发现pH 值、温度、 盐浓度的变化对体系表面性质及胶团形成有较明显的影响.二类体系中相应水解产物的存在均可较大幅度地提高体系的表面活性,但pH 值在碱性范围内的变化仍对羧酸钠的表面性质与胶团形成有明显影响,而烷基氯化铵的表面性质与聚集能力在酸性条件下则主要受盐浓度的影响,而不受pH 值影响.表明这两类易水解体系产生的极性有机物对各自体系的表面性质和聚集能力影响力度不同.考察了温度对易水解类表面活性剂的影响,并利用相分离模型对相应体系的胶团形成热力学参数进行了计算与讨论.     

正负离子表面活性剂复配系统*

正负离子表面活性剂复配系统,由于其带有相反电荷的离子头基间的强静电相互作用,具有强协同效应和高表面活性,在水溶液中可形成丰富的微观结构,表现出复杂的相行为。本文在相关研究的基础上,对于正负离子表面活性剂复配系统在表面（界面）性质,囊泡的制备及稳定性,虫状胶束的生成和性质,双水相系统的性质及其在萃取方面的应用,拟相分离模型、热力学胞腔模型、分子热力学模型及分子模拟等理论研究和作为模板合成纳米材料等方面的研究进展进行了综述。对于双水相系统的研究,指出了一些有待于进一步解决的问题。     

对-RTlnKco=ΔrGmo(T,co)的理论探讨

应用热力学特性函数、齐次函数定理和勒让德变换等概念和方法从理论上探讨了热力学公式RTlnKco=ΔrGmo（T,co）在推导和应用方面的问题。严格的数学论证表明该式是背离热力学原理的,它近似地适用于液相,但应用于气相则可能产生较大偏差。     

多标度分形热力学及其相变

用与热力学和统计物理相类比的方法,对多重分形引入了熵、自由能函数。这些函数对多重分形的几何特性给出了充分的描述。同时按照热力学相变理论刻画了多重分形谱函数的非解析性及相变。     

花生状微/纳米CaMoO_4的表面热力学性质

采用室温反相微乳液法制备了3种不同尺寸的花生状微/纳米CaMoO4.基于纳米CaMoO4与块体CaMoO4热力学性质的本质差异,结合化学热力学基本理论及热动力学原理,推导出纳米CaMoO4摩尔表面热力学函数的关系式.在此基础上,采用原位微量热技术获得了花生状微/纳米CaMoO4的摩尔表面热力学函数.结果表明,花生状微/纳米CaMoO4的表面热力学性质变化具有尺寸效应,即随着尺寸的减小,摩尔表面焓、摩尔表面Gibbs自由能、摩尔表面熵均增加.     

气体在固体表面吸附的热力学模型及吸附等温式

描述气体在固体表面吸附的两个著名吸附等温式Langmuir公式和Bronauer—Emmett—Teller(B·E·T)公式可以由动力学方法和统计热力学方法导出。但在导出过程中,都要引进一些基本假定之外的附加限制和近似. 根据经典热力学的唯象特点,能建立气体在固体表面吸附的吸附表面相热力学模型.从吸附平衡是一种热力学相平衡这一观点出发,可以由相平衡原理十分简洁地导出Langmuir吸附等温式和多层吸附的B·E·T吸附等温式.     

腐殖酸自水溶液中吸附亚甲基蓝的热力学与机理研究

腐殖酸是自然界植物残体经腐解后的产物 ,为一种复杂的天然大分子有机质 ,分子内主要含有羰基、羧基、醇羟基、酚羟基等多种活性官能团 ,因此它具有弱酸性、亲水性、吸附性和络合性 ,能够与许多有机、无机物发生相互作用。腐殖酸能作为水处理过程中的吸附剂 ,研究它对水中各类污染物的吸附规律和机理是十分有意义的。赵振国等[1～ 3] 运用吸附过程的ΔＧ 、ΔＨ 、ΔＳ 等热力学函数的变化来探讨吸附机理 ,得出了一些有意义的结论。我们将这一方法应用到水溶液体系中 ,探讨在不同吸附条件下各吸附热力学函数的变化 ,以期对吸附过程有更进一…