锂离子电池界面膜形成功能分子的研究现状*

本文综述了锂离子电池正、负极嵌锂材料/电解质界面膜形成功能分子的研究现状。在总结负极界面膜形成机理的基础上,根据成膜功能分子形成SEI膜的不同机理,从饰膜机制和成膜机制两个方面对现有成膜功能分子的作用效果进行了综述与评价,提出了现有SEI膜形成功能分子的不足及所面临的问题。此外,简单阐述了正极界面膜的形成机制以及正极界面膜形成功能分子的研究进展。文章最后简单综述了理论计算方法在锂离子电池界面膜研究中的应用,并对其在设计新型成膜功能分子的应用前景进行了展望。     

破乳剂对复合驱乳状液的破乳机理研究

针对模拟采出液和三元复合驱矿场采出液,研究了破乳剂对复合体系界面张力和膜强度的影响.破乳剂浓度增加,二元复合体系界面张力降低,而三元复合体系界面张力升高.破乳剂分子部分顶替乳化剂分子并显著降低了界面膜强度.     

双头基两亲分子研究进展

本文介绍了双头基两亲分子的结构特征与性质, 概述了由双头基两亲分子在气液界面形成的单分子膜以及在体相中形成的囊泡的特征, 并介绍了这类两亲分子在催化、生物矿化、药物缓释、膜破解以及纳米材料等方面的应用研究。对其研究前景进行了展望。     

表面活性剂对分散体系粘度影响的特殊性

通过液体石蜡的水基化分散对影响分散体系粘度的粒子大小、表面活性剂胶束和界面膜等因素进行了研究.结果表明,表面活性剂胶束对分散体系粘度的影响极为有限,而在分散相粒子界面上由表面活性剂分子所形成的界面膜是导致分散体系粘度产生变化的重要因素.实验数据表明,对于分散体系的稳定性,存在一个表面活性剂浓度变化的临界值,而该临界值所对应的是表面活性剂分子在粒子表面以最紧密和规整的方式形成的界面膜,该种界面膜使分散体系粘度达到最大值,从而最大限度地保证了分散体系的稳定性.     

硬脂酸单分子膜上电沉积Ag膜的研究

通过电沉积方法,以气/液界面上形成的硬脂酸单分子膜为模板诱导沉积金属银膜.考察了镀液pH值、单分子膜表面压及沉积电位对银膜形貌及结构的影响.实验发现,酸性镀液的气/液界面上形成的单分子膜不能诱导沉积银,而在中性和碱性镀液的气/液界面上可以诱导银膜的生长.当单分子膜处于液态或固态时,气/液界面有银膜形成;液态单分子膜上的银膜生长速度较快,且银膜的结构一致.随着电极电位的升高,银膜沉积的速度加快,呈环状向外生长的圆形银膜逐渐变得不规则.将不同实验条件下的银膜转移出来,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对银膜的结构与形貌进行了表征.研究表明,银首先在单分子膜上异相成核,由八面体构型逐渐发展成星型,最终在气/液界面形成具有松枝状微观结构的光亮银膜.     

聚醚类破乳剂的界面扩张流变性质

采用悬挂滴方法研究了不同结构聚醚类破乳剂与煤油间的界面张力及界面扩张流变性质. 结果表明, 4种聚醚类破乳剂均具有较强的降低界面张力能力, 且支链化程度越低分子在界面上排列越紧密, 直线型破乳剂在低浓度条件下界面张力最低. 破乳剂的分子尺寸较大, 慢弛豫过程控制界面膜性质, 吸附膜以弹性为主. 同时, 柔性聚氧乙烯链和聚氧丙烯链对界面膜性质的影响较大, 随着支链化程度增大, 界面分子间相互作用增强, 界面膜弹性增强, 黏性降低.     

酸性有机磷类萃取剂单分子膜的气-液界面行为:亚相pH和铺展溶剂的影响

液-液两相萃取过程中,有机磷类萃取剂分子的界面行为决定了其以何种形式参与到界面萃取反应中.为了阐明萃取剂分子界面行为的变化特点,采用Langmuir单分子膜技术研究了单分子膜中P507分子在气-液界面的吸附和聚集行为随亚相pH、有机溶剂极性的变化.通过测定表面压-分子面积等温线,并采用界面红外反射吸收光谱（IRRAS）分析表征气-液界面P507分子间相互作用,结果发现,以正己烷作铺展溶剂时,随亚相pH的降低,P507单分子膜质子化程度提高,P507分子极性端水化能力削弱,分子间相互作用增强,单分子膜中形成含有分子间氢键的聚集体.但采用极性有机溶剂（二氯甲烷和氯仿）铺展P507单分子膜,膜内P507分子界面聚集状态发生变化.铺展溶剂极性增强,单分子膜内会含有更多极性端水化能力强的P507分子单体,并且亚相pH降低,单分子膜不会出现类似正己烷条件下的π-A曲线收缩和P-O-H基团峰位红移现象.这证实了有机铺展溶剂极性可以改变P507单分子膜中分子界面存在形式和聚集状态.本工作为深入理解溶剂萃取过程中水油两相界面处酸性有机磷类萃取剂分子的聚集行为变化及其对界面反应活性的影响机制奠定了基础.     

分子模拟方法考察泡沫生成能力

采用分子模拟的方法研究表面活性剂的泡沫生成能力, 以界面形成能作为考察泡沫体系中液膜界面积的量化依据, 研究了泡沫液膜厚度、表面活性剂分子界面密度以及表面活性剂类型对泡沫液膜界面形成能计算的影响. 通过与实验结果相对应, 建立了界面形成能和泡沫生成能力之间的联系.     

表面活性剂对驱油聚合物界面剪切流变性质的影响

利用双锥法研究了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对油田现场用部分水解聚丙烯酰胺(PHPAM)和疏水改性聚丙烯酰胺(HMPAM)溶液的界面剪切流变性质的影响,实验结果表明:HMPAM分子通过疏水作用形成界面网络结构,界面剪切复合模量明显高于PHPAM.SDBS和CTAB通过疏水相互作用与HMPAM分子中的疏水嵌段形成聚集体,破坏界面网络结构,剪切模量随表面活性剂浓度增大明显降低.同时,界面膜从粘性膜向弹性膜转变.低SDBS浓度时,少量SDBS分子与PHPAM形成混合吸附膜,界面膜强度略有升高;SDBS浓度较高时,界面层中PHPAM分子被顶替,吸附膜强度开始减弱.阳离子表面活性剂CTAB通过静电相互作用中和PHPAM分子的负电性,造成聚合物链的部分卷曲,从而降低界面膜强度.弛豫实验结果证实了表面活性剂破坏HMPAM网络结构的机理.     

双头基两亲分子在气液界面的Langmuir铺展膜结构

用表面压-面积等温线,原子力显微镜（AFM）和X射线衍射（XRD）对两种具有不同取代位置的新型双头基两亲分子（bolaamphiphile）A和B在气液界面形成的Langmuir铺展膜的结构进行了研究,化合物1,20-二十碳二β-萘酯（B）在气液界面形成了拉伸型 Langmuir单分子膜,而化合物1,20-二十碳二α-萘酯（A）在气液界面则形成了具有三层分子厚度的二维结晶膜.     

聚表剂驱模拟采出液油水界面性能研究

通过考察聚表剂对大庆油田聚表剂驱模拟采出液油水界面张力、油水界面扩散双电层zeta电位、界面粘弹性以及界面膜强度的影响,研究聚表剂对聚表剂驱模拟采出液油水界面性能的影响规律。结果表明:具有表面活性剂和聚合物双重性能的聚表剂利用其两亲性质在油水界面吸附,形成稳定的界面膜,使油水界面张力降低,界面膜强度增加;且随聚表剂浓度增加,油水界面张力降低,界面膜强度增加。在所研究的四种聚表剂类型中,海博Ⅲ(O/W)型聚表剂改善油水界面性能的效果较为突出。     

气/液界面Langmuir单分子膜的原位拉曼光谱

提出了一种原位测量气/液界面Langmuir单分子膜拉曼光谱的新方法, 即利用SERS技术, 通过降低亚相的方法来获得气/液界面Langmuir单分子膜的原位拉曼光谱. 利用这种方法, 用原位拉曼光谱测量系统得到了信噪比较好的十八胺及二棕榈酰磷脂酰胆碱单分子膜的拉曼光谱, 在分子水平上获取了单分子膜中的结构信息.     

聚离子复合物单分子膜的聚集结构研究

LB膜在非线性光学材料、生物传感器等众多领域有着诱人的应用前景,受到了广泛的关注.为了充分发挥LB 膜的功能,必须制备高度取向、无缺陷的LB 膜,因此充分把握LB膜的构成单元单分子膜的聚集结构显得十分重要.由于气液界面离子复合结构的形成对单分子膜的聚集结构产生很大的影响,近年,有关这方面的工作越来越活跃.本文以探讨     

锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI)研究进展

本文综述了锂离子电池中固体电解质界面膜(SEI膜)的研究进展.在总结SEI膜的形成机理及模型的基础上,讨论了对SEI膜可能的影响因素及其改性方法,以及各种表征技术、特别是原位分析技术在SEI膜研究中的实际应用.指出在今后的研究中,正极表面与电解液间的界面膜,以及引入水溶性粘合剂体系后正负极表面与电解液间的相互作用将成为人们关注的热点。     

短链烷基对多取代烷基苯磺酸盐界面性质的影响

利用悬挂滴方法研究了2,5-二乙基-4-壬基苯磺酸钠(292)、2,5-二丙基-4-壬基苯磺酸钠(393)和2,5-二丁基-4-壬基苯磺酸钠(494)在空气-水表面和正癸烷-水界面的扩张流变性质,考察了时间、界面压、工作频率及体相浓度对扩张弹性和粘性的影响。研究发现,在低表面活性剂浓度条件下,表面吸附膜类似弹性膜,其强度由膜内分子的相互作用决定;高浓度下体相与表面间的扩散交换过程控制表面膜的性质。油分子的插入导致界面吸附分子之间相互作用的削弱,扩散交换过程主导界面膜性质;但随着短链烷基长度增加,油分子的影响变小。表面膜的强度在吸附达到平衡前已经决定,而界面膜在吸附饱和后仍然随界面分子重排而变化。     

胆红素有序分子膜的行为研究

研究了不同亚相表面胆红素(BR)单分子膜和LB膜的性质,讨论了胆红素分子在有序分子膜中的堆积密度、分子伸展和金属离子配位。在气-水界面,BR与金属离子的配位导致BR单分子截面积、崩溃压和可见紫外光谱的变化。原子力显微镜表明BR-Cu单分子膜的厚渡为1.23 nm。     

聚醚型非离子型表面活性剂的混合表面膜I:Triton X-100,Triton X-305与硬脂酸、十六醇、聚丙二醇的二元混合膜

非离子型表面活性剂在乳化、起泡、分散、润湿、洗涤、润滑、防锈、抑制水蒸发等许多重要过程中有着广泛的应用.这些应用的关键往往在于界面膜性质的有效控制.关于非离子型表面活性剂的表面膜虽有过一些研究,但很少注意混合膜的,而实践中涉及的界面膜一般都是混合型的.本文报道Triton X-100. Triton X-305与硬脂酸. 十六醇. 聚丙二醇所组成的二元混合物在水面上的单分子膜,并对结果作了初步解释.     

以分子器件为背景的仿生功能膜

本文以分子器件和生物传感器为应用背景,介绍了各种仿生功能膜的类型,如LB膜、脂质体、泡囊等。讨论了这些有序分子组合体的组装原理、组合体内的电子与能量传递等。     

芳香席夫碱衍生物在有序分子膜中的相行为与二维-三维形变

研究了芳香席夫碱的设计合成、界面相行为以及与铜离子的配位过程,并与离位合成的铜复合物的界面组装行为进行了对比.利用表面压-面积等温线、紫外光谱、红外光谱、原子力显微镜等一系列实验方法来详细表征组装膜.结果表明,席夫碱配体与铜复合物均可在气液界面上形成稳定的有序组装膜,并可以转移到固体基片上构筑多层膜.进而,席夫碱配体在纯水界面上表现出奇特的相变.在相变点前后,二维的平膜变化成了三维的纤维状组装结构.然而,对于铜离子亚相上的组装过程却没有出现较大的变化.两者之间明显的差异可归因于在气液界面超分子组装过程中的分子构型以及疏水性能的不同引起的.目前的工作为制备和调控有序组装膜提供了有益探索.     

Langmuir膜及LB膜中的金属参与

本文主要介绍了金属离子与Langmuir膜及LB膜相互作用中静电、配位等作用方式及其对膜相态和分子二维排列的影响。在此基础上探讨了Langmuir膜对金属离子的识别与传感。以Langmuir膜和LB膜为二维模板诱导无机盐定向生长作为金属/单分子膜结合的重要应用在文中也进行了讨论。通过举例展示了金属离子参与的Langmuir膜和LB膜催化有机反应的特点。最后对金属参与的Langmuir膜和LB膜在功能化和器件化等方面的研究也作了论述， 并通过介绍金属螯合类脂分子的Langmuir膜在蛋白质等生物大分子界面定向聚集研究中的应用表明了金属参与的Langmuir膜及LB 膜在生命科学研究中的意义。全文贯穿了金属结合调节Langmuir膜和LB膜组装结构以及通过金属结合导入功能基团进行有序组装的思想。