气相二氧化硅/季铵Gemini表面活性剂稳定的泡沫体系
发布时间：2020-12-05 20:23
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-Si O2）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。
【文章来源】：物理化学学报. 2016年08期 第2045-2051页 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Gemini表面活性剂12-s-12化学结构式Scheme1ChemicalstructureoftheGeminisurfactant12-s-12
12-s-12,s=2,6)来修饰F-SiO2。这个系列Gemini表面活性剂的自组织性质已被广泛研究19，它们具有比相应单体表面活性剂(十二烷基三甲基溴化铵，C12TABr)更强的界面吸附能力，因此被期望能很好地改性F-SiO2。联接链是Gemini分子的重要结构基团，其长度强烈影响了它们的自组织19，本文重点考察两个典型长度联接链对改性微粒进而稳定泡沫的影响。2实验部分2.1试剂气相二氧化硅(DegussaAerosil200，德国产)，99.8%纯度，BET法测得比表面积为(200±25)m2g－1。商品的透射电镜(TEM)照片见图1。12-s-12由本实验室合成，其纯度经核磁共振氢谱(1HNMR)和元素分析检测20，分子结构如示意图1所示。示意图1Gemini表面活性剂12-s-12化学结构式Scheme1ChemicalstructureoftheGeminisurfactant12-s-122.2泡沫生成与性质测试泡沫形成及性质测试用自制的装置21。在底部带有玻璃砂芯的起泡管(管内径25mm，高度140mm)中加入5mL试液，待温度恒定后，气体以固定流速68mLmin－1经毛细管通入起泡管底部，测定生成20mL泡沫的进气时间(tmin－1)。将生成泡沫体积与进气体积之比Rv定义为溶液起泡性参数：Rv=20/(t′S)(1)式中S为气体流速(mLmin－1)，可由流量计读出。在停止进气后，测定20mL泡沫衰减至一半所需的时间t1/2，作为泡沫的稳定性参数。实验温度通过恒温水浴保持在(25.0±0.1)°C。2.3Zeta电位测定用zeta电位仪(ZetaPlus，美国Brookhaven仪器公司)测定。测试样品在25°C下恒温振荡72h以达到吸咐平衡。移取1.5mL溶液置于比色皿中，插上电极，放入样品池中。静置30min后，利用光散射原理测定带电微粒在外电场下的迁移，进而计算zeta电位(ζ)。每个?
No.8孙小祥等：气相二氧化硅/季铵Gemini表面活性剂稳定的泡沫体系η=|ε*|ωsinθ(3)式中θ为扩张模量的角，ω为界面面积正弦变化的频率。以上实验测试在25°C进行。3结果与讨论3.1F-SiO2粒子表面原位疏水化F-SiO2粒子表面原位疏水化依靠F-SiO2粒子在水溶液中原位吸附表面活性剂来完成。图2为F-SiO2/Gemini溶液的ζ随表面活性剂浓度(C)变化的半对数曲线，可见随着C增大，ζ的值从初始的负值(－22.8mV)快速上升，越过零ζ值后呈正值地趋向平台。这个变化趋势在微粒/阳离子表面活性剂体系被普遍观察到，反映了表面活性剂在微粒表面的吸附22,23：初始吸附通过静电吸引进行，表面活性剂以其阳离子头基附着在负电性的微粒表面，烷烃尾链朝向溶液，这减小了粒子的负电性(表现为ζ的上升)，同时增加了粒子的疏水性。在零ζ值之后，烷烃尾链间的疏水相互作用主导了进一步的吸附，新吸分子通过其尾链与已吸附分子尾链间的相互作用实现了在粒子表面的定向富集，这增加了粒子的正电性，也使粒子重新获得亲水性。以Gemini为例的吸附机理示意于图3中。从溶液表观看(图3)，在零ζ值附近样品出现了明显的沉淀(图2两个箭头中间的区域)，对应了吸附机理指明的疏水性粒子表面，在吸附更多表面活性剂使粒子重新呈现明显亲水性后，样品又再次澄清。两个Gemini表面活性剂达到零ζ值对应的浓度Cz=0分别为0.049mmolL－1(s=2)和0.014mmolL－1(s=6)，前者高于后者，这与Gemini的联接链长度有关。已知这个Gemini系列的联接链伸直长度(ds)可由下式计算：ds=0.127(s+1)24，ds分别为0.381nm(s=2)和0.889nm(s=6)。在它们的单体表面活性剂C12TABr胶束中，两个季铵头基的静电平衡?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米粒子微囊的界面自组装[J]. 杨小超,莫志宏. 化学进展. 2010(09)
[2]连接基团链长度对季铵盐二聚表面活性剂C12-s-C12·2Br在水溶液中胶团化行为的影响[J]. 郑欧,赵剑曦,游毅. 高等学校化学学报. 2002(07)
本文编号：2900036
【文章来源】：物理化学学报. 2016年08期 第2045-2051页 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Gemini表面活性剂12-s-12化学结构式Scheme1ChemicalstructureoftheGeminisurfactant12-s-12
12-s-12,s=2,6)来修饰F-SiO2。这个系列Gemini表面活性剂的自组织性质已被广泛研究19，它们具有比相应单体表面活性剂(十二烷基三甲基溴化铵，C12TABr)更强的界面吸附能力，因此被期望能很好地改性F-SiO2。联接链是Gemini分子的重要结构基团，其长度强烈影响了它们的自组织19，本文重点考察两个典型长度联接链对改性微粒进而稳定泡沫的影响。2实验部分2.1试剂气相二氧化硅(DegussaAerosil200，德国产)，99.8%纯度，BET法测得比表面积为(200±25)m2g－1。商品的透射电镜(TEM)照片见图1。12-s-12由本实验室合成，其纯度经核磁共振氢谱(1HNMR)和元素分析检测20，分子结构如示意图1所示。示意图1Gemini表面活性剂12-s-12化学结构式Scheme1ChemicalstructureoftheGeminisurfactant12-s-122.2泡沫生成与性质测试泡沫形成及性质测试用自制的装置21。在底部带有玻璃砂芯的起泡管(管内径25mm，高度140mm)中加入5mL试液，待温度恒定后，气体以固定流速68mLmin－1经毛细管通入起泡管底部，测定生成20mL泡沫的进气时间(tmin－1)。将生成泡沫体积与进气体积之比Rv定义为溶液起泡性参数：Rv=20/(t′S)(1)式中S为气体流速(mLmin－1)，可由流量计读出。在停止进气后，测定20mL泡沫衰减至一半所需的时间t1/2，作为泡沫的稳定性参数。实验温度通过恒温水浴保持在(25.0±0.1)°C。2.3Zeta电位测定用zeta电位仪(ZetaPlus，美国Brookhaven仪器公司)测定。测试样品在25°C下恒温振荡72h以达到吸咐平衡。移取1.5mL溶液置于比色皿中，插上电极，放入样品池中。静置30min后，利用光散射原理测定带电微粒在外电场下的迁移，进而计算zeta电位(ζ)。每个?
No.8孙小祥等：气相二氧化硅/季铵Gemini表面活性剂稳定的泡沫体系η=|ε*|ωsinθ(3)式中θ为扩张模量的角，ω为界面面积正弦变化的频率。以上实验测试在25°C进行。3结果与讨论3.1F-SiO2粒子表面原位疏水化F-SiO2粒子表面原位疏水化依靠F-SiO2粒子在水溶液中原位吸附表面活性剂来完成。图2为F-SiO2/Gemini溶液的ζ随表面活性剂浓度(C)变化的半对数曲线，可见随着C增大，ζ的值从初始的负值(－22.8mV)快速上升，越过零ζ值后呈正值地趋向平台。这个变化趋势在微粒/阳离子表面活性剂体系被普遍观察到，反映了表面活性剂在微粒表面的吸附22,23：初始吸附通过静电吸引进行，表面活性剂以其阳离子头基附着在负电性的微粒表面，烷烃尾链朝向溶液，这减小了粒子的负电性(表现为ζ的上升)，同时增加了粒子的疏水性。在零ζ值之后，烷烃尾链间的疏水相互作用主导了进一步的吸附，新吸分子通过其尾链与已吸附分子尾链间的相互作用实现了在粒子表面的定向富集，这增加了粒子的正电性，也使粒子重新获得亲水性。以Gemini为例的吸附机理示意于图3中。从溶液表观看(图3)，在零ζ值附近样品出现了明显的沉淀(图2两个箭头中间的区域)，对应了吸附机理指明的疏水性粒子表面，在吸附更多表面活性剂使粒子重新呈现明显亲水性后，样品又再次澄清。两个Gemini表面活性剂达到零ζ值对应的浓度Cz=0分别为0.049mmolL－1(s=2)和0.014mmolL－1(s=6)，前者高于后者，这与Gemini的联接链长度有关。已知这个Gemini系列的联接链伸直长度(ds)可由下式计算：ds=0.127(s+1)24，ds分别为0.381nm(s=2)和0.889nm(s=6)。在它们的单体表面活性剂C12TABr胶束中，两个季铵头基的静电平衡?
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米粒子微囊的界面自组装[J]. 杨小超,莫志宏. 化学进展. 2010(09)
[2]连接基团链长度对季铵盐二聚表面活性剂C12-s-C12·2Br在水溶液中胶团化行为的影响[J]. 郑欧,赵剑曦,游毅. 高等学校化学学报. 2002(07)
本文编号：2900036
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