Kelvin方程的一种理论推导

从液滴平衡条件推导出严格意义的Kelvin方程, 验证了其在宏观尺度可以转化为经典形式. 利用Tolman方程, 在考虑表面张力与曲率半径关系的条件下, 给出在液体压缩性可忽略时, 饱和蒸气压、蒸气密度、蒸气摩尔体积和曲率半径等关系; 液体压缩性不可忽略时, 得出以等温压缩系数和Tolman长度表示的饱和蒸气压与液滴半径的关系.     

咪唑基离子液体的物理化学性质估算及预测(英文)

根据经验和半经验方程及空隙模型理论,可以估算及预测离子液体在298.15K的物理化学性质.本文讨论了离子液体的分子体积,密度,标准熵,晶格能,表面张力,等张比容,摩尔蒸发焓,空隙体积,空隙率和热膨胀系数.通过实验测得的三种离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯([C2mim][EtSO4)]),1-丁基-3-甲基咪唑硫酸辛酯([C4mim][OcSO4])和1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([C2mim][NTf2])的密度和表面张力估算了它们的其它物理化学性质.由这三种离子液体的分子体积及等张比容预测了同系列中其它离子液体[Cnmim][EtSO4],[Cnmim][OcSO4]和[Cnmim][NTf2](n=1-6)的分子体积及等张比容,由此计算出它们的密度及表面张力.进而预测了它们的物理化学性质.将预测的离子液体[C4mim][NTf2]和[C2mim][OcSO4]的密度值与文献报导的实验值进行比较,其偏差在实验误差范围内.最后,将由Kabo经验方程计算的七个离子液体[C2mim][EtSO4]、[C4mim][OcSO4]、[C2mim][NTf2]、[C4mim][NTf2]、丁基三甲基铵双三氟甲磺酰亚胺盐([N4111][NTf2])、甲基三辛基铵双三氟甲磺酰亚胺盐([N8881][NTf2])和1-辛基-3-甲基吡啶四氟硼酸盐([m3opy][BF4])的摩尔蒸发焓与由Verevkin简单规则预测的摩尔蒸发焓进行比较,发现两者符合很好.因此,在缺乏密度和表面张力实验数据的情况下,可以用Verevkin简单规则来预测离子液体的摩尔蒸发焓.     

离子液体BMIBF4性质的研究

用最大气泡法和韦氏天平法, 在278.15～343.15 K范围内测定了离子液体BMIBF₄的表面张力和密度; 讨论了这个离子液体的体积性质和表面性质; 根据离子个头大又极不对称的特点, 提出了离子液体的空隙模型. 根据空隙模型计算的离子液体恒压热膨胀系数与实验值相比, 偏差在10%左右.     

γ-Fe_2O_3磁粉的表面特性

要提高磁带、磁盘等磁记录材料的记录密度,“分散”问题是关键之一,而分散过程中的润湿、磁粉团的解体和粒子的凝聚都直接与磁粉的表面特性有关。本文通过各种极性或非极性液体对密堆积磁粉的渗透速度以及磁粉在这些液体中沉降体积测定,研究了液体对磁粉的润湿特性,估测了它们的接触角;文内还尝试按Fowkes理论假定进行了计算,求得γ-Fe_2O_3磁粉表面张力为:γ_s~d=24dyn/cm,γ_s~p=17dyn/cm,γ_s=γ_s~d+γ_s~p=41dyn/cm。     

电喷雾离子源(ESI)中带电液滴的形成与碎裂模拟

基于电喷雾离子源(ESI)中液流的输运行为,构建了相应的物理模型,并利用Fluent软件对电喷雾离子源中带电液滴的形成与裂变过程进行模拟研究.分别考察了毛细管电压、离子源温度和溶液表面张力3个参数对源内液滴粒径分布的影响.模拟结果表明,较大的毛细管电压、较高的离子源温度和较低的表面张力条件下得到的液滴粒径较小,液滴碎裂效果较好.模拟结果与文献报道及经验公式结果一致.     

利用标准加入法研究离子液体EMIBF4的密度和表面张力

在278.15～338.15 K温度范围内, 分别用Anton Paar密度计和最大气泡法测定了含有不同微量水的离子液体EMIBF₄ (1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate)的密度和表面张力, 讨论了微量水对这些性质的影响, 进而用标准加入法确定了无水离子液体EMIBF₄的密度和表面张力. 借助Glasser理论和空隙模型讨论了EMIBF₄的热力学性质. 用空隙模型计算的离子液体热膨胀系数与实验测定值较好一致, 说明空隙模型具有合理性.     

单模聚焦微波辅助合成1-乙基-3-羧甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体

以1-乙基咪唑为原料,采用discover环形单模聚焦微波合成仪合成了1-乙基-3-羧甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体,对产品结构进行了表征及热性分析,并测定了粘度、密度、表面张力、电化学窗口等物化性能,同时考察了合成离子液体对淀粉的溶解性能.结果表明,单模聚焦微波辐射合成具有速度快、时间短、反应条件温和等优点,产品产率为88.23％,其密度、粘度、表面张力与温度均呈线性关系,且随温度升高而减小.与水溶剂相比,合成的离子液体对可溶性淀粉具有较高的溶解度,为淀粉及其衍生物的均相衍生化反应提供了理论基础.     

离子液体BMIBF4性质的研究

用最大气泡法和韦氏天平法,在278．15～343．15K范围内测定了离子液体BMIBF4的表面张力和密度;讨论了这个离子液体的体积性质和表面性质;根据离子个头大又极不对称的特点,提出了离子液体的空隙模型．根据空隙模型计算的离子液体恒压热膨胀系数与实验值相比,偏差在10％左右。     

γ-Fe2O3磁粉的表面特性

要提高磁带、磁盘等磁记录材料的记录密度,"分散"问题是关键之一,而分散过程中的润湿、磁粉团的解体和粒子的凝聚都直接与磁粉的表面特性有关。本文通过各种极性或非极性液体对密堆积磁粉的渗透速度以及磁粉在这些液体中沉降体积测定,研究了液体对磁粉的润湿特性,估测了它们的接触角;文内还尝试按Fowkes理论假定进行了计算,求得γ-Fe₂O₃磁粉表面张力为:γ_s^d=24dyn/cm,γ_s^p=17dyn/cm,γ_s=γ_s^d+γ_s^p=41dyn/cm。     

含盐胶体液滴的蒸发图案形成机理

研究了聚四氟乙烯(PTFE)胶粒与NaCl混合液滴的蒸发过程及其图案形成机理. 结果表明, PTFE颗粒对接触线具有强烈的钉扎作用, 胶体液滴蒸发伴有显著的“咖啡环”效应. 由于液滴中心液相区表面张力法向分力的作用, 使得凝胶区存在辐射状应力, 进而产生从液滴边缘向中心的辐射状裂纹, 裂纹数量随胶粒的体积分数增大而减少. NaCl与PTFE胶粒的混合液滴出现了复杂多样的蒸发图案. 盐的加入抑制了向外的毛细补偿流, 从而有利于获得宏观上厚度均匀的沉积膜. NaCl与PTFE胶粒耦合形成了凹凸不平的枝晶状形貌, 这可能是释放蒸发应力的结果.     

液滴界面的软物质结晶及有序自组织

液滴界面具有可以调节的曲率、表面张力及球面拓扑结构等特点,为结晶研究提供了独特的实验条件.近年来,由液滴界面结晶导致的新颖实验现象层出不穷,如具有多个光学中心的球晶、由亚稳态旋转相驱动的液滴形变、自驱动活性液滴等,引起了研究人员的广泛关注.结合本课题组工作,本文以软物质结晶及有序自组织行为在液滴界面与平面基板的不同为出发点,聚焦于液滴界面软物质相关的新颖实验现象,探讨了液滴界面复杂现象背后的形成机制,同时指出了液滴界面软物质结晶及有序自组织对化学、物理学、生物学等相关领域基础研究的影响.     

288.15-318.15K温度范围内离子液体[C5mim][Pro]水溶液的体积和表面性质

在288.15-318.15 K温度范围内,测定了不同浓度离子液体1-戊基-3-甲基咪唑丙酸盐([C5mim][Pro])水溶液的密度和表面张力,计算了不同温度下不同浓度的溶液热膨胀系数、表观摩尔体积和溶液等张比容;根据密度实验数据计算得到溶质表观膨胀率,并与Harned和Owen提供的理论方程计算结果作了比较,两者计算结果能够很好一致;另外,本文还验证了预测溶液表面张力的经验方程,用其预测溶液的表面张力,不仅与溶液表面张力实验值在误差范围内很好一致,也与用等张比容方法预测的结果一致.     

毫秒激光烧蚀镍靶高效率制备NiO纳米立方体

利用长脉宽毫秒激光烧蚀浸没在循环水中的金属镍靶制备了大量的氧化镍(NiO)纳米立方体, 通过透射电子显微镜(TEM)、 选区电子衍射(SAED)、 X射线衍射(XRD)和能量色散谱(EDS)等手段表征了产物的形貌和结构. 结果表明, 高功率密度激光产生的高温高压条件是形成NiO纳米立方体的最重要因素. 激光功率密度高于10⁴ W/cm²时可以生成NiO纳米立方体, 当功率高于该阈值时激光首先将镍靶烧蚀为金属液滴, 高温的金属液体加热周围液体, 并由于液体的限制效应使得压力进一步升高, 最后金属液滴与液体发生表面反应生成NiO纳米立方体.     

质子型离子液体N,N-二甲基乙醇胺丙酸盐的密度、粘度及电导率

在283.15-333.15 K温度范围内, 测量了质子型离子液体N,N-二甲基乙醇胺丙酸盐(DMEOAP)的密度、粘度及电导率. 讨论了温度对密度、粘度和电导率等物理化学参数的影响. 通过经验和半经验方程得到了该离子液体的热膨胀系数、分子体积、标准摩尔熵及晶格能等热力学性质参数. 由电导率和密度计算出了该离子液体的摩尔电导率. 利用Vogel-Fulcher-Tamman (VFT)方程, 将测量的动力粘度和电导率对温度拟合, 得到了动力粘度和电导率随温度变化方程式.并通过Walden规则, 建立了粘度与摩尔电导率之间的联系.     

自制表面张力仪测溶液的表面张力

测定液体表面张力的方法有滴重法、最大液滴压力法、最大气泡压力法等。我们利用破损的奥氏粘度计带毛细管一侧的玻璃管,制成表面张力仪（图1）,用最大气泡压力法测定了不同浓度的正丁醇水溶液的表面张力,并利用实验数据计算了正丁醇分子的横载面面积及横载面半径,效果较好。一、基本原理溶剂中加入溶质后,由于表面吸附作用,溶剂的表面张力将发生变化。     

1-丁腈-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺的性质

制备了功能化离子液体1-丁腈-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺。在T为283.15-353.15 K温度范围内,测定了该功能化离子液体的密度、动力粘度、电导率及折光率。讨论了亚甲基的增减对该类功能化离子液体的密度、动力粘度、电导率及折光率等性质的影响,并与传统咪唑类、吡啶类离子液体物理化学性质的变化趋势进行了对比。通过经验方程计算了该功能化离子液体的热膨胀系数、分子体积、标准摩尔熵及晶格能等热力学性质参数。讨论了Vogel-Fulcher-Tamman (VFT)方程和Arrhenius方程的适用性,得出VFT方程适用于该功能化离子液体,而Arrhenius方程并不适用。有关研究对新型离子液体的合成及其工业化的应用具有十分重要的意义。     

特殊浸润性表面的液滴凝结

以铝片为基底, 经电化学腐蚀和沸水处理制备了多级微纳米结构; 通过气相沉积和涂油分别制备了超疏水表面、 疏水超润滑(slippery)表面和亲水slippery表面; 探究了表面不同的特殊浸润性(超亲水、 超疏水、 疏水slippery和亲水slippery)对液滴凝结的影响. 结果表明, 超亲水表面的液滴凝结属于膜状冷凝, 超疏水表面和slippery表面的液滴凝结均属于滴状冷凝. 超疏水表面液滴合并时, 合并的液滴会不定向弹离表面. 疏水slippery表面和亲水slippery表面由于表面浸润性的不同导致液滴成核密度和液滴合并的差异, 亲水slippery表面凝结液滴的最大体积远大于疏水slippery表面凝结液滴的最大体积. 4种表面的雾气收集效率由大到小依次为亲水slippery表面>疏水slippery表面>超亲水表面>超疏水表面.     

海藻酸钙凝胶微球粒径的理论计算与实验

通过静电液滴发生器制备海藻酸钙凝胶微球,通过理论推导得到了微球粒径的计算公式.理论计算的结果表明,凝胶微球粒径的大小取决于静电压、电极距离、针头内径大小、注射器流速、海藻酸钠粘度和表面张力以及凝胶化体积收缩系数.理论计算结果与实验结果吻合得相当好.     

醚基功能化离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl热力学性质

通过核磁共振氢谱,核磁共振碳谱,元素分析和热重分析对醚基功能化的离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl进行了表征。在温度范围T=288.15–328.15 K内,测定了离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的密度(ρ)、表面张力(γ)和折光率(nD)。根据这些实验数据,讨论并计算了离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的体积性质。计算出离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的摩尔表面吉布斯自由能(gs)、摩尔表面熵(s)、摩尔表面焓(h)、摩尔极化度(Rm)和摩尔极化率(αp),h均近似为一个常数说明这两种离子液体从内部到表面的过程是一个等库仑过程,同时这两种离子液体的Rm和αp均与温度无关。本文还用摩尔表面Gibbs自由能改进Lorentz-Lorenz方程并预测离子液体表面张力,预测值与实验值高度相关。     

离子液体单滴微萃取-高效液相色谱法测定水体中磺胺类药物

应用离子液体单滴微萃取(SDME)技术,建立了水体中7种磺胺类药物的高效液相色谱(HPLC)分析方法.考察了萃取剂种类与体积、萃取时间、搅拌速度、溶液pH值、盐浓度及萃取温度对萃取效率的影响.确定了最佳萃取条件为:利用9 μL-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C<,4MIM][PF<,6])离子液体作为萃取液滴,在搅拌...