系列阳离子双子表面活性剂的合成及其表面活性的研究

合成了一系列新型的阳离子双子表面活性剂二溴化-N,N'-二(二甲基烷基)乙二铵(12-2-m', m'＝4, 8, 12, 16), 初步研究了其水溶液的表面活性和电导率性质. 结果表明, 此类表面活性剂的表面活性与所含疏水尾基的碳数密切相关.     

磺化甜菜碱型双子表面活性剂的合成及性能

以N,N'-二甲基乙二胺为起始原料,合成了一类新型磺化甜菜碱型双子表面活性剂.通过红外光谱(IR)、核磁共振(~1H-NMR)对中间体及最终产物——磺化甜菜碱型两性离子双子表面活性剂的分子结构进行了表征.对合成产物的表面性能及相关物性参数作了初步的研究.实验表明:合成制得的磺化甜菜碱型双子表面活性剂具有优异的表面活性,最低的表面张力可降至27.81 mN/m,且有着良好的乳化性能.     

双功能2D/3D杂化结构Co2P-CeO x 异质结一体化电极的构筑及电催化尿素氧化辅助制氢性能

以泡沫镍(NF)为基底, 通过多电位阶跃电沉积和低温磷化的方法, 制备双功能的多层次二维/三维(2D/3D)杂化结构的Co₂P-CeO _x 一体化电极(Co₂P-CeO _x /NF), 并用于电催化尿素氧化辅助制氢性能研究. 结果表明, 通过3D CeO _x 纳米花与2D Co₂P纳米片之间的强界面相互作用和良好的电子协同耦合作用, 使该一体化电极具有较高的导电性、 表面活性和稳定性, 强化了电催化析氢反应(HER)和尿素氧化反应(UOR)性能. 在两电极电解池体系下进行电催化制氢的同时降解尿素, 电流密度达到30 mA/cm²时, 所需要电位为1.42 V, 比全解水所需电位降低0.17 V, 经过10 h电催化尿素的降解效率达76.4%; 综合分析表明, 2D Co₂P与3D CeO _x 多层次纳米片异质界面处电子的定向转移, 引起界面区域的局部电荷重新排布; 形成的氧空位提供配位不饱和位点, 暴露更多的活性位点, 优化反应物分子在催化剂表面的吸附能, 进而促进分子活化, 使其具有较高的催化反应活性.     

含哌嗪和酰胺基季铵盐双子表面活性剂的合成和性能研究

以无水哌嗪、氯乙酰氯、长链叔胺为原料合成含哌嗪和酰胺基季铵盐双子表面活性剂(I_10,I_12,I_14,I₁₆)。利用FTIR和¹H-NMR对目标产物结构进行表征。通过电导率法测定了目标产物在25℃的临界胶束浓度(CMC),计算了热力学参数ΔG_m⁰。用吊环法测定了25℃时目标产物的表面张力(γ),计算了相关的表面性能参数(Γ_max,A_min,pC₂₀,π_CMC),并探讨了目标产物的泡沫性能和乳化性能。结果表明,该系列表面活性剂具有较好的表面活性,泡沫稳定性达到90%以上。I₁₂乳化性最好,分出10 mL水所用的时间为883 s。     

Cu掺杂对Pt/Ba/CuxMg1-xAl2O4催化剂高温稀燃NOx消除性能的影响

制备了一系列不同Cu掺杂量的Pt/Ba/Cu_xMg_1-xAl₂O₄(x=0, 0.1, 0.3)催化剂, 将其应用于高温NO_x储存还原(NSR)反应, 并探究了Cu掺杂量对催化剂NO_x消除性能的影响. 结果表明, 储存组分BaCO₃在NSR过程中存在再分散现象. 高温时催化剂的NO_x消除性能取决于其NO_x储存量, 而不是NO氧化和NO_x还原性能. 高温时催化剂的NO_x储存量与其上硝酸盐的热稳定性密切相关, Pt/Ba/MgAl₂O₄上NO_x主要以离子态硝酸盐形式存在, 而掺杂Cu后催化剂上的NO_x又增加了单齿硝酸盐的存在形式, 单齿硝酸盐具有更高的热稳定性, 因此掺Cu催化剂具有更大的NO_x储存量. 在450~500 ℃范围内, Cu的掺杂显著提高了Pt/Ba/MgAl₂O₄的NO_x消除性能; Pt/Ba/Cu_0.1Mg_0.9Al₂O₄催化剂的性能最佳, 450 ℃时的NO_x消除效率高达90%.     

核-壳结构多酸/磁性铈铁纳米复合氧化物@SiO2吸附-氧化脱硫性能

水热法合成了铈铁纳米复合氧化物,采用化学沉积法在其表面包裹SiO₂制备核-壳结构磁性材料,以其为载体负载H₂O₂结合Keggin结构磷钼酸(HPMo)制备了HPMo-H₂O₂/CeFe_xO_y@SiO₂吸附-氧化脱硫催化剂。 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附(BET)、³¹P魔角核磁共振(MAS-NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等对催化剂的结构进行表征。 结果表明,SiO₂将CeFe_xO_y包裹形成核-壳结构纳米复合材料,以其为载体负载HPMo-H₂O₂后Keggin型多酸的骨架结构保持,并产生少量过氧化磷钼酸盐活性物种。 不同催化剂对有机硫化物二苯并噻吩(DBT)的吸附脱硫和氧化脱硫性能,均呈现出HPMo-H₂O₂/CeFe_xO_y@SiO₂＞CeFe_xO_y@SiO₂＞CeFe_xO_y的活性顺序,多酸的引入大大提升了其对大分子有机硫化物的吸附和氧化脱除性能,催化氧化脱硫活性的提高源于多酸分子“假液相”反应过程的结果。 在反应温度60 ℃,反应3 h,m(油)∶m(催化剂)=35∶1,n(O)∶n(S)=10∶1的条件下,对DBT氧化脱除率达到99.4%。 制备的磁性核-壳结构氧化脱硫剂有理想的氧化脱除DBT的循环使用性能,并且可通过外加磁场进行简单分离,是一类制备方法简单、催化活性高且稳定性好的绿色环保型催化剂。     

(2-羧基苯氧基)苯-1,2-二羧酸构筑的镧系配合物对苯甲醛和阳离子的荧光传感

采用水热法合成了5个稀土配合物[Sm₂(bdbc)₂(phen)₄](1)和[Ln(bdbc)(phen)(H₂O)][Ln=Eu(2), Gd(3), Tb(4), Dy(5), bdbc=(2-羧基苯氧基)苯-1,2-二羧酸根, phen=1,10-邻菲啰啉]. 配合物1是双核分子, 通过氢键和C—H…π作用进一步构筑成一维超分子结构; 配合物2~5是同构的一维双螺旋结构, 通过氢键和C—H…π作用进一步构筑成三维超分子结构. 配合物1, 2, 4和5呈现了Sm³⁺, Eu³⁺, Tb³⁺和Dy³⁺离子的特征发射, 分别对应于Sm³⁺离子的⁴G_5/2→⁶H_J/2(J=5, 7, 9)、 Eu³⁺离子的⁵D₀→⁷F_J(J=1—4)、 Tb³⁺离子的⁵D₄→⁷F_J(J=6, 5, 4, 3)和Dy³⁺离子的⁴F_5/2→⁶H_J/2(J=15, 13)跃迁. 对配合物4的荧光性质进行了表征, 结果表明, 配合物4可用作荧光探针以检测阳离子和苯甲醛.     

Gemini表面活性剂/C12En混合体系的界面吸附、扩张粘弹与泡沫稳定性

用表面张力法研究了阳离子gemini表面活性剂乙基-1, 2-双(十二烷基二甲基溴化铵)(简写为12-2-12)和非离子表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚(C₁₂E_n,其中n = 4, 10, 23)混合体系在气液界面上的吸附行为;用扩张流变技术研究了吸附膜的扩张粘弹行为,实验数据用Lucassen-van den Tempel (LVT)模型进行拟合并根据模型得到了极限弹性值.最后研究了混合体系的泡沫行为,用泡沫塌陷到初始高度一半所对应的时间(t_1/2)来表征泡沫的稳定性.结果表明,所有的非离子表面活性剂C₁₂E_n均与12-2-12产生了吸引作用.在12-2-12浓度相同的情况下,混合吸附层中吸附分子的最小分子占据面积的顺序为12-2-12/C₁₂E₂₃ > 12-2-12/C₁₂E₁₀ > 12-2-12/C₁₂E₄,而极限弹性的顺序为ε_{0, fit}(12-2-12/C₁₂E₄) > ε_{0, fit}(12-2-12/C₁₂E₁₀) > ε_{0, fit}(12-2-12/C₁₂E₂₃).与单组分12-2-12形成的吸附膜相比,只有12-2-12/C₁₂E₄形成更加紧密的结构.具有较小亲水头基的非离子表面活性剂C₁₂E₄的加入,可增强12-2-12吸附膜的弹性,进而增强了对应体系泡沫的稳定性.     

双子表面活性剂溶液的表面活性的研究

研究了阳离子型双子表面活性剂,二溴化-N,N'-二(二甲基烷基)乙(已)二铵,以及它们与阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)复配体系的表面活性,测定上述体系的平衡态表面张力。结果表明：双子表面活性剂的表面活性大大高于十二烷基三甲溴化铵(DTAB);对于两种双子表面活性剂,其表面活性和表面张力时间效应受其联接基团的影响远大于其烷基链的影响。双子表面活性剂与SDAB复配,其协同效应不如DTAB。动表面张力测定得到它们的各种参：t~i,t~m,γ~m,t*和n等值,结果表面双子表面活性剂的瞬时活性也高于DTAB。     

氧化铝-延展型表面活性剂的吸附胶束及其吸附增溶

合成了一系列直链烷基聚氧丙烯醚硫酸钠(C_cP_pS, c=8或16时, p=9;c=12时, p=3, 6或9)并鉴定了其结构. 与十二烷基硫酸钠(SDS)类似, C₁₂P₉S在氧化铝上的饱和吸附量以及对阳离子染料亚甲基蓝的吸附增溶行为共同证实该延展型表面活性剂在表面上形成了双层吸附胶束, 但由聚氧丙烯(PPO)连接基导致的橄榄球状分子及其导致的较大分子吸附面积, 使其吸附能力及其对亚甲基蓝的吸附增溶能力均稍弱于SDS. C₁₂P₉S@Al₂O₃对弱极性分子1-苯乙醇和难溶性分子苯乙烯的吸附增溶能力均明显强于SDS, 而且对1-苯乙醇的吸附增溶量达到SDS@Al₂O₃的8.5倍, 说明1-苯乙醇主要被增溶在C₁₂P₉S双层吸附胶束中PPO连接基所在的膨大部位, 这使延展型表面活性剂改性的氧化铝在废水处理和药物传递系统等领域具有潜在的应用前景.     

气相二氧化硅/季铵Gemini表面活性剂稳定的泡沫体系

以zeta电位法研究了季铵Gemini表面活性剂亚甲基-α, ω-双(十二烷基二甲基溴化铵) (12-s-12, s=2, 6)在水溶液中修饰气相二氧化硅(F-SiO₂)粒子。这些粒子随表面活性剂浓度C增加经历了表面从原先的亲水到疏水再重新亲水的改变,其中疏水粒子可以自发吸附在气泡液膜中,从而很好地稳定泡沫。重新亲水的粒子脱附出液膜,仅留下表面活性剂稳定气泡。强的液膜弹性对应于稳定的泡沫。联接链长度影响了Gemini在F-SiO₂粒子表面的吸附,因而也影响了液膜的弹性和对泡沫的稳定。超短s=2联接链的12-2-12由于反离子解离不完全而带有较少的正电荷,在粒子表面的初始吸附弱于12-6-12,但因此减少了吸附分子头基间的静电排斥,可以形成更致密的吸附层。由于12-2-12本身比12-6-12具有更强的界面吸附能力,F-SiO₂粒子和12-2-12的协同作用可以更好地稳定泡沫体系。     

荧光粉Ba5-3x/2B4O11∶xEu3+的制备及发光性能

采用高温固相烧结法成功制备了Ba_5-3x/2B₄O₁₁∶xEu³⁺(x=0.02~0.22)荧光粉,利用XRD和SEM等对荧光粉进行了结构和形貌表征。 在激发波长为393 nm的条件下,发射峰(596、621、657和706 nm)与Eu³⁺的⁵D₀-⁷F_J(J=1,2,3,4)电子跃迁相对应,其中621 nm最强发射峰由Eu³⁺离子⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁造成。 文章还研究了Eu³⁺掺杂浓度对Ba_5-3x/2B₄O₁₁∶xEu³⁺发光性能的影响,结果表明,荧光粉的发光强度随着Eu³⁺掺杂量的增加呈现先增大后减小的趋势,Eu³⁺最佳掺杂量为0.16。     

Cu2-MnO_x高效催化1,2,3,4-四氢喹啉氧化脱氢芳构化

采用新型无模板草酸盐路线制备了系列不同Cu含量的MnO_x催化剂(MnO_x、Cu1-MnO_x、Cu2-MnO_x、Cu3-MnO_x、Cu4-MnO_x、Cu2-450及Cu2-550),并应用于1,2,3,4-四氢喹啉(THQL)氧化脱氢芳构化。通过热重和热流分析(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、H2程序升温还原(H2-TPR)、原子吸收光谱(AAS)手段对催化剂进行表征。结果显示在这七种锰氧化物中,Cu2-MnO_x具有高比表面积、增大的介孔平均孔径、较低的还原温度、最高的Mn~(3+)含量和吸附氧含量,最高的Mn~(3+)/Mn~(4+)。Cu2-MnO_x在温和的反应条件下,以廉价的空气为氧化剂、无碱添加剂的情况下对THQL芳构化转化率和喹啉(QL)选择性分别达99.1%、97.2%。催化剂套用五次后转化率还可达95.8%,选择性随着套用次数增加略有降低,这可能是Cu元素的流失所致。催化剂无定型结构、Mn~(3+)和吸附氧含量,Mn~(3+)/Mn~(4+)、晶格氧的流动性及CuO和MnO_x的协同作用是高催化活性的关键因素。     

具有螺旋结构的金属镍有机-无机配位聚合物的合成及表征

在水热体系中合成了3个中心金属为镍离子, 以六配位扭曲八面体构型形成的具有螺旋结构的配位聚合物{[Ni₂L₂(bib)₂·2H₂O]·5H₂O}_n(1), [Ni₂L₂(bpy)]_n(2)和{[Ni₂L₂(bibpip)₂·2H₂O]·6H₂O}_n(3)[H₂L=4,4'-三苯胺二甲酸; bib=1,3-二(咪唑基)苯; bpy=4,4-联吡啶; bibpip=1,4-二(4-咪唑苄基)哌嗪]. 通过单晶及粉末X射线衍射、 红外光谱、 元素分析和热重分析对这3种化合物进行了表征. 结果表明, 化合物1属于单斜晶系, C2/c空间群, 其骨架为具有{4²·6⁵·8}拓扑结构的二维层结构; 化合物2属于斜方晶系, Fdd2空间群, 其骨架为具有{4⁸·5⁴·6³}拓扑结构的三维超分子网络; 化合物3属于三斜晶系, P\begin{array}{c}\bar{1}\end{array}空间群, 为1个五重穿插的三维超分子网络, 其骨架具有{4⁴·6²}拓扑结构.     

核桃青皮制备高含氧量多孔炭及其对Ni2+的吸附性能

以核桃青皮为原料, 先用水热法制备其炭前驱体, 然后以不同的温度活化得到生物质炭(HBC_x). 采用扫描电子显微镜(SEM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 氮气吸附-脱附仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对HBC_x进行了表征, 并考察其对废水中高浓度和低浓度Ni²⁺的吸附性能. SEM和BET表征结果表明, 大量的大孔(约2 μm)均匀地分布在HBC_x上, 其具有分级多孔结构, 当活化温度为800 ℃, 所得HBC₈₀₀的比表面积为 94 m²/g, 平均孔径为4.07 nm; 炭材料表面含氧和含氮官能团丰富, 氧含量(摩尔分数)高达21.24%, 可与Ni²⁺发生离子交换或共沉淀, 这些基团有利于吸附过程的进行. 所制备的多孔炭对废液中低浓度的Ni²⁺去除率接近100%, 表现出优异的吸附性能. Langmuir等温模型能很好地描述了HBC_x对Ni²⁺的吸附过程, 为单分子层吸附, HBC₈₀₀对Ni²⁺的最大理论吸附量高达127.39 mg/g. 拟二级吸附动力学模型可以更好地反映吸附过程, 吸附速率主要由化学吸附所控制. 固定床动态吸附结果表明该材料有优异的工业应用前景.     

Adsorption characteristics of monomeric/gemini surfactant mixtures at the silica/aqueous solution interface

The adsorption of the monomeric/gemini surfactant mixtures at the silica/aqueous solution interface has been characterized on the basis of quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D) and atomic force microscopy (AFM) data. The gemini surfactant employed in this study was cationic 1,2-bis(dodecyldimethylammonio)ethane dibromide (12-2-12). This surfactant was mixed with monomeric surfactants (dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB), hexadecyltrimethylammonium bromide (HTAB), and octaoxyethylenedodecyl ether (C(12)EO(8))) in the presence of an added electrolyte (NaBr). The key finding in our current study is that the addition of the gemini surfactant (12-2-12) makes significant impact on the adsorption properties even when the mole fraction of 12-2-12 is quite low in the surfactant mixtures. This is suggested by the experimental results that (i) the QCM-D adsorption isotherms measured for the monomeric/gemini surfactant mixtures shift to the region of lower surfactant concentrations compared with the monomeric single systems; (ii) the adsorbed layer morphology largely depends on the mole fraction of 12-2-12 in the surfactant mixtures, and the increased 12-2-12 mole fraction results in the less curved surface aggregates; and (iii) the addition of 12-2-12 yields a relatively rigid adsorbed layer when compared with the layer formed by the monomeric single systems. These adsorption properties result from the fact that the more favorable interaction of 12-2-12 with the silica surface sites drives the overall surfactant adsorption in these mixtures, which is particularly obvious in the region of low surfactant concentrations and at the 12-2-12 low mole fractions. We believe that this knowledge should be important when considering the formulation of gemini surfactants into various chemical products.     

白光LED用Ce∶YAG单晶的光学性能与掺杂浓度分析

采用提拉法生长Ce∶YAG单晶, 通过X射线衍射和激发发射光谱对其晶相结构和光谱特性进行了表征, 研究了Ce∶YAG单晶封装白光LED的最佳掺杂浓度. 在455 nm蓝光激发下, Ce∶YAG单晶的发射光谱可由中心波长526 nm(5d¹²E_gГ_8g→4f ¹²F_7/2Г_8u)的宽发射带(500~650 nm)组成; 激发光谱由343 nm(4f ¹²F_5/2Г_7u→5d^{1 2}E_gГ_7g)和466 nm(4f ¹²F_5/2Г_7u→5d^{1 2}E_gГ_8g)2个激发峰组成; Stokes位移为2448 cm^-1, Huang-Rhys因子为6.12. 研究结果表明, Ce∶YAG单晶中Ce离子掺杂浓度与封装的白光LED之间有对应关系, 在650 nm红粉调节下Ce离子最佳掺杂浓度范围为0.034~0.066.     

Electrokinetic characterization of polystyrene–non-ionic surfactant complexes

An experimental study on the electrophoretic mobility (μ_e) of polystyrene particles after the adsorption of non-ionic surfactants with different chain lengths is described. Two sulphate latexes with relatively low surface charge densities (3.2 and 4.8 μC cm⁻²) were used as solid substrate for the adsorption of four non-ionic surfactants, Triton X-100, Triton X-165, Triton X-305 and Triton X-405, each one with 9–10, 16, 30 and 40 molecules of ethylene oxide (EO), respectively. The electrophoretic mobility of the polystyrene–non-ionic surfactant complexes was studied versus the amount of adsorbed surfactant (Γ). The presence of non-ionic surfactant onto particles surface seems to produce a slight shifting of the slipping plane because the mobilities of the different complexes display a very small decreasing. The increase in the number of EO chains in the surfactant molecule seems to operate as a steric impediment which decreases the number of adsorbed large surfactant molecules. The electrophoretic mobilities of the latex–surfactant complexes with maximum adsorption were measured versus the pH and ionic strength of the dispersion. While the different complexes showed a similar qualitative behaviour compared with that of the bare latex against the pH, the adsorption of the surfactant reduces the typical maximum in the μ_e−log[electrolyte].