非离子表面活性剂在气液界面的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了十二烷基醇聚氧乙烯醚系列非离子表面活性剂单分子层在气液界面的微观结构,并通过表面张力的计算考察了表面活性剂分子结构与性能的关系.研究结果表明,随着表面活性剂分子乙氧基基团个数的增加,模拟所得的表面张力的变化趋势与实验一致,所有分子的计算误差在5 mN·m-1以内.同时,随着乙氧基基团数目的增加,...     

气液界面上阴离子表面活性剂单层膜的分子动力学模拟

用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)在气液界面上的结构和动力学性质. 选择单分子占有面积分别为0.45和0.68 nm²的两个模拟体系, 通过径向分布函数表征了单层膜的厚度, 并根据疏水链中碳原子与极性头中硫原子之间组成的矢量分布和取向函数, 对比了不同界面单层膜的有序排列情况. 结果表明在分子占有面积较小达到饱和吸附的情况下, 界面上的SDS具有较好的有序性. 通过计算气液界面附近水分子的扩散系数发现: 由于氢键和静电作用的影响, 界面区域内的水分子较本体溶液中的水分子有较弱的迁移能力.     

分子动力学模拟电解质对阴非离子表面活性剂界面行为的影响

通过分子动力学(MD)方法研究了不同类型电解质对阴非离子表面活性剂C₁₂EO₃C油水界面性能的影响。运用z轴质量密度分布、径向分布函数、分子间相互作用配位数、空间分布函数及均方根位移五种模拟参数来分析电解质与阴非离子表面活性剂的相互作用情况。研究表明,三种离子的加入均对水分子与表面活性剂亲水基形成的水化层结构产生影响,且从微观层面验证三种离子对表面活性剂亲水基相互作用强度大小顺序为Na⁺ < Ca²⁺ < Mg²⁺。通过扩散模拟结果可以较好地解释离子加入对界面张力平衡时间的影响情况。这对指导实验方向、制订最佳复配方案具有重要意义。     

双链阴离子表面活性剂1-烷基-癸基磺酸钠在气/液界面聚集行为:分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法研究了双链阴离子表面活性剂1-烷基-癸基磺酸钠(1-C_m-C_9-SO_3Na)在气/液界面的聚集行为。通过分析体系中各组分的密度分布和径向分布函数,考察了m大小对其界面性质的影响。结果表明:随着m的增大,表面活性剂的疏水性增强,疏水碳链的倾斜角也随之降低;m=4时,1-C_4-C_9-SO_3Na分子采用平躺的方式在界面上聚集,S-Na~+和S-S的相互作用最大,极性头基的水化能力最弱。通过模拟和实验对比得出,m增加到4个时,对该类双链阴离子表面活性剂性能的提高最显著。     

气/液界面上β-环糊精与十六烷基三甲基溴化铵包结物形成的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟的方法从分子水平上研究了气/液界面上β-环糊精(β-CD)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)包结物的形成. 对β-CD与CTAB摩尔比分别为1∶1和2∶1的两个体系进行了模拟研究, 体系的能量、径向分布函数和均方根位移变化的结果表明, β-CD与CTAB分子可以在气/液界面上形成包结物, 相对而言, 更易形成1∶1型包结物.     

三相电极法研究液/液界面离子转移的进展

三相电极法作为研究液/液界面离子转移的一种新方法,具有简单、快速、经济的特点。文章回顾了液/液界面离子转移的发展历史,介绍了三相电极法的实验原理,并对其在电化学中的研究进展和应用进行了评述,引用文献48篇。     

咪唑基表面活性离子液体在气/液界面的扩张粘弹性

合成了两种咪唑基表面活性离子液体,通过界面膨胀流变法研究了其在气/液界面的聚集行为,考察了咪唑基表面活性离子液体浓度、无机盐和温度对聚集行为的影响。研究发现,咪唑基表面活性离子液体在吸附过程中吸附控制占主导作用,而弛豫过程不是单一指数函数;加入无机盐或升高温度可以提高咪唑基表面活性离子液体的表面活性、增强其在界面的吸附能力、降低表面张力。扩张流变结果显示扩张模量、弹性模量和粘性模量随震荡频率增加而增加;随表面活性离子液体浓度增大,扩张模量先增大后减小。扩张模量随温度升高或无机盐(NaBr或CaBr₂)的加入而降低。表面活性离子液在气/液界面形成的吸附膜以弹性模量为主,而且C₁₄mimBr的界面膜弹性模量大于C₁₂mimBr的界面膜弹性模量。     

阴离子表面活性剂在油水界面聚集的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了油、水和阴离子表面活性剂组成的混合溶液从初始“均相”到“油水两相”分离的动力学过程, 研究了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在界面分离过程中的作用. 模拟发现, 油水两相能够在短时间内分离达到平衡, 形成一个明显的油水界面; 在SDBS存在情况下, 油水界面的分离时间随着SDBS浓度的增加逐渐增加, 达到平衡时SDBS会在界面处形成一个明显的界面膜, 并对油水界面处的水分子有限制作用. 模拟表明, 分子动力学方法可以作为实验的一种补充, 为实验提供必要的微观分子结构信息.     

线性电流扫描过程中的液/液界面离子转移动力学

本文从理论上推导了在线性电流扫描过程中,离子在液/液界面转移的电位-电流方程。提出了利用线性电流扫描方法获取离子转移动力学参数的方法。并对液/液界面电化学中常用的基本电解质离子(TPAs~+)在水/硝基苯界面的转移进行了实际研究。     

阴离子表面活性剂在水/正烷烃界面的分子动力学模拟(英文)

利用分子动力学模拟方法研究了阴离子表面活性剂在水/正烷烃(壬烷,癸烷和十一碳烷)界面的结构和动力学特点.十六烷基苯磺酸钠作为研究对象,其中苯磺酸基团在十六碳烷的第4号碳原子上,记作4-C16.分析了不同油相和特定盐度条件下正烷烃-表面活性剂-水体系的界面特点(如密度剖面图、界面张力和径向分布函数).模拟结果表明平衡模型体系展现了一个很好的水/正烷烃界面.当加氯化钠到水溶液中,正烷烃-表面活性剂-水体系的界面张力有微小的变化,有趣的是表面活性剂二面角的反式结构分数的变化联系着界面张力的微小变化.可见,表面活性剂在界面处的结构对降低界面张力起到重要的作用.此外,还发现表面活性剂的极性头与钠离子和水分子存在较强的相互作用.     

阴离子Gemini表面活性剂在油/水界面行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了磺酸盐型阴离子Gemini表面活性剂在油/水界面的吸附行为, 考察了不同长度的连接基(Spacer)对表面活性剂在界面的聚集形态及界面性质的影响. 密度分布和微观结构信息显示, Gemini表面活性剂能在油/水界面形成单层膜结构. Gemini表面活性剂能使油/水界面的厚度显著增大, 并使界面形成能降低. 当连接基为6个碳时, 此类磺酸盐型Gemini表面活性剂的界面厚度最大, 形成的界面最稳定. 连接基长度对Gemini表面活性剂单层膜周围的水分子和Na⁺的吸附结构影响不大, 但是能影响水分子的扩散行为.     

多元体系油水界面上常见表面活性剂行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟研究了以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为代表的阴离子型表面活性剂,以十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)为代表的阳离子型表面活性剂,以壬基酚聚氧乙烯醚(NPE)为代表的非离子型表面活性剂,以十二烷基二甲基甜菜碱(Betaine)为代表的两性表面活性剂及空白实验.模拟了表面活性剂在油水界面上的行为,考察了表面活性剂分子与石油分子之间的径向分布函数(RDF)、石油分子在竖直方向的均方位移(MSD)、油水界面张力(IFT)、石油层与岩石层之间的相互作用能、石油层的相对浓度在竖直方向的分布及石油分子质心位置随模拟时间的变化关系等,讨论了不同表面活性剂的洗油性能.结果表明:(1)SDBS,NPE和Betaine分子初始状态下呈近似的规律排列,非极性端部分插入油相中,极性端延伸进入水相中;随后表面活性剂的极性端表现出聚集趋势,逐渐形成一个外部亲油内部亲水的一个胶束状粒子,粒子随模拟的进行逐渐融入到油层当中;DTAB从开始的近似规则排列逐渐变为无规排列,但是始终保持亲油端插入到油相中,亲水端位于油水界面上.(2)表面活性剂分子与石油分子之间的相互作用强弱顺序为Betaine≈DTABSDBSNPE.(3)由质心高度和动力过程中的图像截图分析,表面活性剂洗油效果的顺序为BetaineSDBSNPEDTABNone.模拟结果与实际的驱油结果一致,从分子层面上解释了不同表面活性剂洗油的规律.     

Molecular Dynamics Simulation: Influence of External Electric Field on Bubble Interface in Air Flotation Process

Molecular dynamics(MD) simulation was performed to investigate the influence of external electric field on the vapour-liquid interface of the bubble during the process of toluene separation by air flotation. The physicochemical properties of vapour-liquid interface, surface tension, probability of a hydrogen bonding near the vapour-liquid interface and the viscosity of liquid phase caused by external electric field were analyzed. The results show that the angle between the water molecule dipole moment and the normal z axis in the vapour phase changes smaller when the external electric field is applied. The surface tension and the probability of hydrogen bonding near the vapour-liquid interface increase with the increase of electric field strength. And the viscosity also increases under an external electric field. The results confirm that the external electric field has a positive effect on the performance of bubbles in air flotation, which may provide useful guidance for the combination of electric field and air flotation technology.     

空气/水界面单分子膜的弹性

空气／水界面单分子膜的弹性是与膜应用有关的一个重要力学性质。本文对最近十几年来空气／水界面单分子膜的弹性的研究情况进行了综述,着重介绍X射线衍射法（XRD）、动态振动测量法、表面光散射法（SLS）、电生毛细波衍射法（ECWD）等空气／水界面单分子膜弹性的测量技术。     

十二烷基苯磺酸钠在SiO2表面聚集的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)在无定形SiO2固体表面的吸附. 设置不同的水层厚度, 观察固液界面和气液界面吸附的差异. 模拟发现表面活性剂分子能够在短时间内吸附到SiO2表面, 受碳链和固体表面之间相互作用的影响形成表面活性剂分子层, 并依据吸附量的大小形成不同的聚集结构; 在水层足够厚的情况下, 由于有较多的表面活性剂分子吸附在固体表面,从而形成带有疏水核心的半胶束结构; 计算得到的成对势表明极性头与钠离子或水分子之间的结合或解离与二者之间的能垒有关, 解离能垒远大于结合能垒, 引起更多Na+聚集在极性头周围而只有少数Na+存在于溶液中; 无论气液还是固液界面, 极性头均伸向水相, 与水分子形成不同类型的氢键. 模拟表明, 分子动力学方法可以作为实验的一种补充, 为实验提供必要的微观结构信息.