聚阴/阳离子混合溶液中复合凝聚性能的理论研究

发布时间：2023-10-04 02:50

　　复合凝聚体由于具有极低的界面张力与良好的包裹小离子的能力而广泛运用在工业生产和医疗领域中。复合凝聚体一般由带相反电荷的聚电解质溶液通过混合凝聚制备。由于该体系具有控制参数多、尺度跨度大和耦合关联强等特点,理论研究复合凝聚现象仍然是一个挑战。我们首先通过液态理论和平均球近似建立了聚电解质溶液的状态方程理论,再将其推广为密度泛函理论,然后研究了复合凝聚体系的相行为、界面结构和凝聚体的组成结构。在本文的研究中,重点考虑了密度非对称性、电化合价非对称性和额外盐浓度对系统的影响,并给出了复合凝聚体系的完整相图和离子的密度分布。以凝聚体密度为区分,我们发现了两种密度不同的凝聚形式。低密度凝聚的上清相完全由小离子组成,几乎不含聚电解质链。而高密度凝聚中的上清相则包含大量聚电解质链,并且该凝聚形式仅在密度非对称的系统中出现。非对称的聚电解质成分会导致小离子在凝聚层的界面处生成双电层结构。这种结构是两相之间产生电势差的物理原因。在高密度凝聚中,界面处离子密度单调变化;而低密度凝聚中,离子密度在双层中存在一个全局最小值,导致复合凝聚层的界面张力值较低。添加高电化合价的带电物质将会使得双电层现象更加明显。此...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 复合凝聚现象的研究现状
        1.2.1 凝聚层的组成
        1.2.2 复合凝聚的界面结构
    1.3 研究方案与论文结构
        1.3.1 研究方案
        1.3.2 论文结构
第二章 聚电解质溶液的液态理论
    2.1 分子模型与液态理论
        2.1.1 分子模型
        2.1.2 液态理论
        2.1.3 电解质溶液模型的发展历程
    2.2 平均球近似
        2.2.1 Onstein-Zernike积分方程
        2.2.2 OZ方程的解析解
        2.2.3 电解质溶液原始模型的Helmholtz自由能
    2.3 一阶热力学扰动理论
    2.4 计算细节
    2.5 本章小结
第三章 聚电解质溶液的密度泛函理论
    3.1 密度泛函理论
    3.2 理想Helmholtz自由能
    3.3 超额Helmholtz自由能
        3.3.1 密度分布的局部贡献项
        3.3.2 密度分布的非局部贡献项
    3.4 Euler-Lagrange方程
    3.5 计算细节
    3.6 本章小结
第四章 非对称性对复合凝聚的影响
    4.1 低密度凝聚
        4.1.1 凝聚层组成
        4.1.2 小离子分配
        4.1.3 界面结构
    4.2 高密度凝聚
        4.2.1 凝聚层组成
        4.2.2 界面结构
    4.3 高价离子的影响
        4.3.1 凝聚层组成
        4.3.2 小离子分配
        4.3.3 界面结构
        4.3.4 界面张力
    4.4 本章小结
第五章 额外盐浓度对复合凝聚的影响
    5.1 凝聚层的组成
        5.1.1 上清相的密度
        5.1.2 凝聚层的密度变化
        5.1.3 小离子分配
    5.2 非对称性的影响
    5.3 界面结构
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间公开发表的论文
荣誉与奖励
致谢



本文编号：3851164