水-油界面上聚合物单链的动态性质及疏水相互作用

通过荧光关联光谱研究了不相容的水-油界面上聚乙二醇单链的横向扩散运动,系统地研究了PEO单链的扩散运动速率随着水溶液中电解质NaCl浓度的升高的变化规律,发现随着盐浓度的升高,扩散系数的变化主要取决于油相的黏度,说明NaCl浓度的升高增强了聚合物链与烷烃油相的疏水相互作用.     

四氯合锌酸二(正十一烷基铵)晶体相变的Raman光谱

用Raman光谱研究了[n-C~11H~23NH~3]~2ZnCl~4(简记为C~nZn)配合物的固-固相变。结果表明, 配合物产生的固-固相变主要与烷烃链的堆积结构和分子构象变化有关, 在T~cl=25℃的相变是由于烷烃链的侧向堆积和分子构象的有序到部分无序变化。在中间相, 分子链局部产生旁式构象。在T~c2=87℃的相变主要来源于烷烃链从部分构象有序到完全无序的变化, 高温相形成了构象完全无序相, 相应于烷烃链的"熔化"。     

四氯合锌酸二(正十一烷基铵)晶体相变的Raman光谱

用Raman光谱研究了[n-C_(11)H_(23)NH_3]_2ZnCl_4(简记为C_nZn)配合物的固-固相变.结果表明,配合物产生的固-固相变主要与烷烃链的堆积结构和分子构象变化有关.在 T_(c1)=25℃的相变是由于烷烃链的侧向堆积和分子构象的有序到部分无序变化.在中间相,分子链局部产生旁式构象.在T_(c2)=87℃的相变主要来源于烷烃链从部分构象有序到完全无序的变化.高温相形成了构象完全无序相.相应于烷烃链的“熔化”.     

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.     

受限空间内油水界面动态特性及粘附行为的荧光原位观测

水污染作为润滑油污染的常见形式,对润滑油本身以及机械系统都有巨大的危害。为了模拟实际非均匀多相系统中的界面行为,本文搭建了高精度点接触实验台来研究传统的不溶相替换问题。将目前静态平行受限空间内油水界面行为的研究推广到动态点接触楔形受限空间内,探究了游离水滴穿过点接触狭缝间毛细油池过程中的界面特性。重点关注固壁润湿性以及固壁的分离运动对整个侵入过程中液滴动态行为的影响。实验发现了铺展系数是决定油水界面融合和分离特性的关键因素,揭示了固壁润湿性和球盘间的相对分离运动会影响游离水滴穿过毛细油池之后的粘附行为。表面张力和液体与壁面之间的粘附功能够解释观测的实验现象。     

溶剂去除速度对于溶剂退火薄膜相形貌的影响

以聚苯乙烯-聚4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)嵌段共聚物作为研究对象,采用DMF作为退火溶剂,以原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)为表征手段,研究了溶剂退火后期溶胀薄膜中溶剂的去除速度对于薄膜相形貌的影响,发现通过改变溶剂去除速度可以有效的调控薄膜中的形貌.当薄膜厚度为35 nm时,DMF的快速挥发会导致薄膜中形成以PS为分散相的反转柱状相结构,当降低溶剂的挥发速度时,薄膜中形成了以PS为分散相的环状形貌,当进一步减缓挥发速度时,薄膜中将形成台阶状的片层结构;然而当薄膜厚度为55 nm时,溶剂退火后期薄膜中形成的是以P4VP为分散相的正常柱状相结构,在相同溶剂去除速度条件下薄膜相形貌变化较小.     

羧甲基纤维素系列高分子表面活性剂形成微乳液的研究

采用紫外光谱、相图、动态激光光散射、同位素示踪、光学显微镜、电导率等研究了羧甲基纤维素系列高分子表面活性剂与甲苯-水-异丙醇体系微乳液的形成过程,发现微乳液粒子大小均一,形态一致,其尺寸比低分子表面活性剂所形成的微乳液粒子大得多.醇分子插入到油水界面,改变了两相界面结构,促使微乳液的生成.电导率测定表明所形成的微乳液区均为水包油结构,即使在富含甲苯区域,亦不会有油包水的反相胶束形成.     

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.     

含联苯介晶基团和长间隔基的双头双亲分子的合成及界面胶束形态

在胶体化学及超分子科学领域,两亲性分子在液／固界面的聚集是一个传统而具有挑战性的课题．早在1955年,Gaudin等就推断两亲性分子在液／固界面上能形成表面胶束．但直到1995年Manne等才首次使用原位原子力显微镜(In-situ AFM)直接观察到表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(C14TAB)在不同的液／固界面上形成的柱状和半柱状聚集体形貌,     

前言:表面分子与超分子化学

<正>表面分子组装与反应是表面科学的重要分支.前者的研究对象是分子间靠非共价作用自发形成的有序结构及过程(即自组装),后者则是研究通过表面辅助的化学反应形成共价连接的分子结构及过程.自1991年Juergen P.Rabe教授研究组报道用扫描隧道显微镜(STM)直接观测直链烷烃在高序热解石墨表面的有序排列以来,随着表征手段和技术的不断发展和完善,表面分子自组装在过去近30年间已发展成为一个重要的研究领域.表面的引入使得分子的运动受限,二维的分子自组装既寓于三维体系组装的共性之中,又具有本身的特殊性.与此相比,表面     

界面超分子聚合

超分子聚合物诞生于高分子化学与超分子化学的交叉融合,一般是指单体间通过非共价键作用连接形成的聚合物,并在溶液或体相中表现出类似聚合物的性质。目前超分子聚合物一般通过均相溶液聚合制备得到,但溶液中的超分子聚合是一个自发的组装过程,具有浓度依赖性,组装过程不易可控。为解决此问题,研究人员可以将超分子聚合从均相溶液转移到界面,在界面上可控地制备超分子聚合物。通过界面聚合制备超分子聚合物具有一些独特的优势,如可以制备得到分子量更高的超分子聚合物,易于制备一些缺陷少、面积大、有序的二维超分子聚合物等。本文基于在液-液、气-液和固-液三种界面上制备超分子聚合物的一些代表性工作,介绍了界面超分子聚合方法和应用,并展望其未来发展。     

基于微纳结构液体灌注的超滑表面的制备与应用

超滑表面利用其基底上的微纳结构通过毛细作用将润滑油等液体锁定在孔隙中,孔隙中浸润的润滑油在基底形成一层动态油膜,油膜与不溶液体的液-液界面代替了固体与液体的固-液界面,从而大幅减少了滑动阻力。与传统具有类似低滚动角特性的超疏水和超疏油表面相比,孔隙中填充润滑油比空气具有更好的压力稳定性,而且润滑油的毛细流动性使得超滑表面具有良好的自修复能力。由于其明显的优势,近些年超滑表面已成为国际学术界研究热点,应用也拓展到防结冰、强化传热、减阻、抗生物黏附、微流控等领域。目前超滑表面研究仍存在重要挑战,例如如何避免润滑油的挥发带来的性能退化、如何针对各种材质和结构设计合适的加工工艺制备微纳结构等,这些问题限制了超滑表面的广泛应用。本文综述了超滑表面的制备工艺以及应用,分析了现存的问题,并且对超滑表面未来的发展趋势进行了展望。     

含氟硅丙烯酸酯乳液超疏水膜中疏水基团的梯度分布与表面微观结构研究

利用含氟疏水基团的梯度分布,结合草莓形纳米SiO2粒子提供的双重粗糙表面,制备了具有类"荷叶效应"的超疏水涂膜,水接触角达(174.2±2)°,滞后角几乎接近0°.通过原子力显微镜、扫描电镜和水接触角的测试对膜表面形貌及疏水性能进行了表征;探讨了其表面微观结构与表面疏水性能的关系.草莓形复合粒子在膜表面的无规则排列赋予涂膜表面不同等级的粗糙度,使水滴与涂膜表面接触时能够形成高的空气捕捉率,这种微观结构与疏水基团的梯度分布相结合,赋予了含氟硅丙烯酸酯乳液涂膜表面超疏水性能.     

带相反电荷高分子和表面活性剂复合物膜在空气/水界面上的特性

利用原子力显微镜技术、表面压松弛法对带相反电荷高分子和表面活性剂在气/水界面形成的界面复合物膜进行了特性研究.原子力显微镜研究结果表明,部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)/十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)所形成的界面复合物膜呈现出“团”状聚集体形貌.两性聚丙烯酰胺与CTAB形成的界面复合物膜呈现出“纤维丝”的聚集体形貌.亚相中盐的存在对界面复合物的形貌有很大影响.表面压松弛实验则进一步表明界面复合物膜形貌结构的变化对其膜稳定性有直接的影响.     

机械振动理论方法与直链烷烃性质研究

将直链烷烃分子看成是一个多自由度振动系统,用机械振动理论中的传递矩阵法计算了C2～C32直链烷烃的固有频率,分析了固有频率随化合物结构单元的变化规律.发现各阶固有频率中的基频与直链烷烃的结构型性质呈现出优良的相关性,用各阶固有频率之和表示的总频与直链烷烃的加和型性质也呈现出优艮的相关性,将两者组合后还能够反映直链烷烃的凝聚型性质的变化规律.在此基础上建立了直链烷烃的物化性能与基频和总频之间的定量相关模型.用该模型对直链烷烃的电离能、沸点、临界温度、临界压力、密度、粘度、标准生成焓、离子标准生成焓、常压热容、折光指数等10种不同类型性质的实验数据进行回归分析,相关系数均大于0.999.     

非离子型表面活性剂组成的微乳液热力学性质 (IV) 烷烃的碳原子数影响

由表面活性剂、醇、油和水所组成的微乳液,油相的烷烃长度会影响到微乳液的性质,主要表现在界面相组成和界面张力.Birdi 用加溶法研究以十六烷、硬脂酸钠、水和醇(从C_5到C_9)所组成的微乳液,醇的碳原子数n_a 与标准自由能△G(?)有以下关系:△G(?),醇=1563-839.5n_a(J·mol~(-1)在同样体系内,戊醇和不同烷烃则:     

固态锂电池电极过程的原位研究进展

固态锂电池(SSLBs)由于其安全性和潜在的高能量密度优势, 被认为是下一代动力电池的重要发展方向. 然而, 目前仍存在固态电解质离子电导率低, 电极/电解质界面兼容性和稳定性差等瓶颈问题. 为了提高SSLBs的性能, 阐明循环过程中电极、固态电解质及其界面间的动态演化是至关重要的. 在过去的几十年里, 各种先进原位表征技术的出现, 促进了对高性能锂电池内部工作机制的理解, 推动了SSLBs进一步发展. 本综述系统地介绍了近几年原子力显微镜、电子显微镜、X射线显微镜等成像表征技术和拉曼光谱、X-ray基技术、中子深度分析等成分分析技术的原位研究进展. 重点分析了各类表征技术在SSLBs循环过程中形貌和组分的演化, 包括正极材料的相变、形变, 金属锂的沉积/溶解、锂枝晶生长, 固态电解质结构演化和固体电解质中间相的形成, 进一步加深了对固态锂电池的理解.     

不同体系中油酸甲酯与烷基苯磺酸盐协同效应研究

研究了表面活性剂/盐/模拟油体系与表面活性剂/碱/模拟油体系中油酸甲酯与表面活性剂协同效应机理.结果表明两种体系中协同效应机理不同.在盐体系中,油酸甲酯主要通过改变油相的等效烷烃碳数(EACN) 影响表面活性剂在油水相分配.而碱体系中,油酸甲酯影响表面活性剂在油水相分配从而影响界面张力；另一方面,油酸甲酯吸附在界面上顶替表面活性剂分子影响界面张力.对于不同结构表面活性剂,两种作用竞争的结果不同.     

两性离子自组装仿生表面的制备、 表征及抗黏附性能

设计与合成了磺酸甜菜碱型的两性离子化合物: N,N-二甲基氨甲酸乙酯基丙基三乙氧基硅烷磺酸内盐(SiNNS), 利用红外光谱(FTIR)和氢核磁共振波谱(¹H NMR)对其分子组成与结构进行了表征. 通过自组装技术将SiNNS分子构筑在玻璃基材表面, 形成了模拟细胞外层膜的仿生表面. 利用原子力显微镜(AFM)、 X光电子能谱(XPS)和接触角测量仪对表面的形貌特征、 化学组成和润湿性进行了表征. 以空白玻璃为对照样品, 研究了这一表面的防雾性能和抗细菌黏附性能. 结果表明, 所制备的两性离子自组装仿生表面具有超亲水性和水下超疏油特性, 其水滴接触角为9.2°, 水下油滴接触角接近180°; 与对照样品相比, 两性离子自组装表面具有优异的防雾性与抗细菌黏附性.     

万古霉素手性膜拆分D,L-苯甘氨酸及手性拆分机理

以万古霉素和1,6-己二异腈酸酯为单体,通过界面聚合法在聚砜基膜上制备了万古霉素手性高分子膜.利用红外光谱及扫描电子显微镜对该膜进行了表征.将其用于青霉素及头孢菌素类药物的重要中间体苯甘氨酸的手性拆分,通过优化单体摩尔比、界面聚合时间及外消旋体溶液浓度等分离参数,可达到超过70%的D-苯甘氨酸对映体过剩值的手性分离.通过比较研究手性膜吸附、固相萃取、膜色谱、膜渗析和膜超滤过程,发现手性膜上优先吸附的对映体L-苯甘氨酸并不是各种模式下优先透过的对映体,结合外消旋体的缔合特性,提出了"吸附-缔合-扩散"的手性膜分离机理.