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.     

Gemini阴离子表面活性剂水溶液的界面活性

Gemini阴离子表面活性剂水溶液的界面活性;Gemini阴离子表面活性剂;表面张力;CMC;C20;界面张力     

乙醇/水混合溶剂中Gemini表面活性剂的表面性质

通过对Gemini表面活性剂12-s-12 (Et)(s=4, 6, 8, 10, 12)体系在乙醇/水混合溶剂中的表面张力曲线的测定, 对该体系的表面性质进行了研究. 发现随乙醇/水比例变化, Gemini各种表面化学性质, 如临界胶束浓度(cmc)、表面张力(γcmc)、饱和吸附量(Γmax)和最小分子占有面积(Amin)等的变化规律. 拓展了Gemini表面活性剂在混合溶剂中表面吸附的研究.     

系列离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了系列离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中的表面活性和胶束化能力. 模拟结果表明,压力张量法得到的表面张力模拟值偏小,需乘以修正系数矫正;分子动力学模拟得到的临界胶束浓度变化规律与实验相符,可以定性比较不同结构的离子液体型Gemini咪唑分子间的胶束化能力;温度的升高会加剧分子的热运动,不利于离子液体型Gemini咪唑表面活性剂在水溶液中形成胶束;此外,研究还发现联接基不同的离子液体型Gemini咪唑表面活性剂可能遵循不同的胶束化机理.S≤6时,单个分子自组装成胶球后发生聚合形成大胶团.随着咪唑上长烷烃链碳数的增加,[C_n-4-C_nim]胶束化能力提高;而随着联接链长度增加,[C₁₀-S-C₁₀im]胶束化能力降低;当S ＞6时,分子联接基弯曲并伸入其它分子烷烃链内部以减小头基分离力,从而形成稳定的胶束或胶团.随着联接基团亚甲基数的增加,头基斥力减小,附加疏水相互作用增强,[C₁₀-S-C₁₀im]胶束化能力提高.     

“拟双子”阴离子表面活性剂在癸烷/水界面的分子动力学模拟

采用全原子分子动力学模拟方法研究了壬基酚取代的系列烷基磺酸盐表面活性剂在癸烷/水界面的微观聚集行为,通过分析界面厚度、界面生成能和界面张力以及表面活性剂分子与水分子之间的径向分布函数和配位数,讨论了不同磺烷基链长度对壬基酚基取代烷基磺酸盐表面活性剂界面性质的影响.结果表明,磺烷基链长为12时,表面活性剂的界面张力最低,界面厚度和界面生成能最大.     

Gemini表面活性剂的研究进展

Gemini型表面活性剂是一类双亲油基双亲水基的两亲物，因其特殊的二聚结构从而具有许多特殊的物化性质。综述了Gemini型表面活性剂的研究进展、合成方法、物化性质及其应用。     

季铵盐型Gemini表面活性剂在金表面的吸附行为

以邻苯二酚(CC)为电化学探针, 利用循环伏安、交流阻抗等方法研究了不同阳离子Gemini表面活性剂(C16H33(CH3)2N-C4H8-N(CH3)2C16H33 (C16-C4-C16)、C12H25(CH3)2N-C4H8-N(CH3)2C12H25 (C12-C4-C12)、C8H17(CH3)2N-C4H8-N(CH3)2C8H17 (C8-C4-C8))在金电极表面的吸附性能. 结果表明, CC在KNO3溶液中可产生两对峰; 当向溶液中加入阳离子Gemini表面活性剂时, 第一对峰降低, 第二对峰升高, 峰电位差变大; 碳链长的表面活性剂对CC的氧化还原峰的影响较大. 同样, 碳链长的表面活性剂使电极界面的阻抗增大较多, 使石英晶片的频率变化较大. 根据CC的第一个氧化峰的面积随表面活性剂吸附的变化, 估测了它们的吸附模式. 发现这三种表面活性剂在金电极表面的吸附基本符合Langmuir吸附模型.     

不同电性Gemini表面活性剂界面扩张性质

利用Langmuir槽法研究了含聚氧乙烯醚链中间链的两性Gemini表面活性剂C8E4NC12、阳离子Gemini表面活性剂C12NE3NC12和阴离子Gemini表面活性剂C8E4C8在空气/水表面和癸烷/水界面上的扩张性质,考察浓度对3种Gemini表面活性剂溶液表、界面扩张性质的影响.结果表明,由于分子间存在库仑引力,两性Gemini分子表现出较高的扩张弹性和粘性,且界面扩张性质类似于表面.对于有相同电荷Gemini分子,C8E4C8分子中的刚性苯环导致其疏水长链在表面上的取向不同于C12NE3NC12分子,两者表现出不同的表面扩张性质;而油分子能改变同电荷Gemini分子中长链烷基的取向,造成其界面扩张弹性和粘性远低于表面.提出了不同电性Gemini分子在界面排布的示意图,并利用弛豫过程的特征参数进行了验证.     

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,...     

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.     

Dynamic Study of Gemini Surfactant and Single-chain Surfactant at Air／Water Interface

Molecular dynamics (MD) simulation are used to study the properties of gemini surfactant of ethyl-α,ω-bis(dodecyldimethylammonium bromide) (C12C2C12) and dodecyl-trimethylammonium bromide (DTAB) at the air/water interface, respectively. In the two systems,t he surfactant concentrations are both 28 wt.%, and other conditions are also the same. After reaching the thermodynamic equilibrium, the concentration profiles, the radial distributions functions (RDF) and the mean squared displacement (MSD) are investigated. The results reveal that the surface activity of C12C2C12 surfactant is higher than DTAB surfactant.     

Molecular Dynamics Simulation of Sulfobetaine-Type Zwitterionic Surfactants at the Decane/Water Interface: Structure,Interfacial Properties

Molecular dynamics simulations of interfacial properties of new sulfobetaine-type zwitterionic surfactants were performed using a united atomistic model, and a detailed analysis of hydrophilicity, temperature sensitivity, and salt resistance of surfactants was carried out. The new model was parameterized to reproduce the density and showed good agreement with experimental values. The results showed that the surfactant will not cease to be effective with the increase of the temperature from 300 to 373 K but as it rises, the interfacial tension will have a reduction. This kind of surfactant can be proved to remain an activity at high concentration of monovalent and divalent cations. It has commendable salt tolerance.     

Molecular Dynamics Simulations of Sulfobetaine-Type Zwitterionic Surfactant at the Decane/Water Interface

Automated Topology Builder (ATB) and GAMESS (US) were used to build the model of a new sulfobetaine-type zwitterionic surfactant. And a serious of molecular dynamics simulations of the new sulfobetaine-type zwitterionic surfactant were performed at the decane/water interface by GROMACS, the influence of surfactant structure to the interfacial properties was investigated. The results show that the surfactant molecules can adsorb at the decane/water interface closely and reduce the interfacial tension significantly between decane and water. In another word, the model of the sulfobetaine-type zwitterionic surfactant is correct. The minimum interfacial tension could reach up to 1.6 mN · m^?1 when the number of surfactants was up to 134, which corresponds to the critical micelle concentration and consistent with the experimental values of the system.     

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。     

Gemini表面活性剂分子结构对其水溶液中聚集行为的影响

Gemini表面活性剂是通过联接基团将两个具有亲水亲油性质的两亲结构单元在其亲水头基上或靠近亲水头基处以共价键方式连接而成的一类表面活性剂。这类表面活性剂由于联接基团的引入具有比传统单链表面活性剂更高的表面活性,同时分子结构中更多的可调控因素使其在水溶液中表现出更为丰富的自聚集行为,而且分子不同部位结构的改变对分子内或分子间相互作用产生不同的影响,可实现通过分子结构的设计有效调控其自聚集能力和聚集体结构。本综述将从联接基团、烷基链、亲水头基、反离子和其它功能性基团这五个方面概述近些年Gemini表面活性剂水溶液中聚集行为方面的研究进展,总结人们对Gemini表面活性剂分子间相互作用规律的认识,期望对于进一步发展这类高效的表面活性剂体系提供有益的帮助。     

抗衡离子对硫酸盐表面活性剂气/液界面性质影响的分子动力学模拟

采用全原子分子动力学方法研究了抗衡离子为第一主族离子(Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺和Cs⁺)的十二烷基硫酸盐表面活性剂的气/液界面性质. 通过分析体系中各组分的密度分布曲线, 考察表面活性剂单分子层在界面的聚集形态, 并利用径向分布函数分析了表面活性剂极性头基与抗衡离子间的相互作用. 研究结果表明: 随着抗衡离子半径的增大, 不同体系的界面水层厚度依次增加, 表面活性剂极性头基与抗衡离子形成的Stern和扩散层厚度也相应增加. 但表面活性剂吸附层的抗衡离子缔合度以及体系表面张力却随抗衡离子半径的增大而减小. 研究表明抗衡离子的差异对十二烷基硫酸盐表面活性剂气/液界面性质有很大影响.