题名离子型表面活性剂的界面吸附动力学与分子链长关系的二次谐波研究
作者梁远振
答辩日期2018-05-25
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师贾汉忠
关键词二次谐波 十六烷-水界面 离子表面活性剂 链长 吸附自由能
学位名称硕士
学位专业材料工程
英文摘要

表面活性剂的性质、界面的性质以及溶剂的组成和性质对表面活性剂在界面的吸附速率、结构和浓度有很大的影响。本论文主要使用灵敏的具有界面选择性的二次谐波光谱(SHG),研究了离子型表面活性剂在十六烷-水界面的吸附动力学过程。第一部分通过SHG方法系统地研究了不同链长阳离子表面活性剂三甲基丙基溴化铵(C3TAB)、己基三甲基溴化铵(C6TAB)、辛基三甲基溴化铵(C8TAB)和十二烷基三甲基溴化铵(C12TAB)在十六烷-水界面上的吸附过程。通过Langmuir吸附模型拟合得到各种阳离子表面活性剂在十六烷-水界面的吸附自由能,进一步通过吸附自由能与链长的拟合得到阳离子表面活性剂在十六烷-水界面上每个亚甲基的吸附自由能。该值小于文献报导的表面活性剂在空气-水界面上的每个亚甲基的吸附自由能,得到了十六烷-水界面上表面活性剂之间的链-链相互作用弱于空气-水界面上的链-链相互作用的结论。这为表面活性剂吸附到界面上的驱动力的来源提供了另一种解释。后续研究得到的不同链长阳离子表面活性剂脂肪胺CnNH2(n=10,12,14,16,18)在十六烷-水界面的吸附自由能随链长的变化并没有规律地改变,这可能与脂肪胺在界面上的解离是否完全以及胺基头基与水分子之间氢键结构有关。第二部分通过SHG方法系统地研究了不同链长阴离子表面活性剂十酸(C9COOH)、十二酸(C11COOH)、十四酸(C13COOH)、十六酸(C15COOH)和十八酸(C17COOH)在十六烷-水界面上的吸附过程。研究发现表面活性剂吸附自由能的绝对值随着烷基链的增长而增加。通过线性拟合得到这些表面活性剂从油相吸附到十六烷-水界面的过程中每个亚甲基的吸附自由能。所得结果与前述阳离子表面活性剂从水相吸附到界面时每个亚甲基的吸附自由能基本相同。这表明相对于疏溶剂作用,表面活性剂之间的链-链相互作用是吸附驱动力的主要贡献。实验发展了利用二次谐波技术测量头基基团吸附自由能的方法,同时也提供了一种测量其它油溶性表面活性剂头基溶解能的方法。此外,本部分还测量了辛基硫酸钠(C8SO4Na)和十六烷基硫酸钠(C16SO4Na)在十六烷-水界面上的吸附自由能,这有助于我们更加深入地理解阴阳离子表面活性剂在界面上的吸附行为。第三部分通过SHG方法研究了阴离子表面活性剂(CnSO4Na)和阳离子表面活性剂(CnTAB)等摩尔混合在十六烷-水界面上的吸附过程。考察了总链长增加或者保持不变时,阴阳离子表面活性剂混合在十六烷-水界面吸附自由能变化。研究发现随着总链长的增加,阴阳离子表面活性剂混合时的吸附自由能数值变得更负。总链长相同时,不同阴阳离子表面活性剂混合时的吸附自由能也不相同。实验结果表明阴阳离子表面活性剂混合时的总链长和链长之间的匹配度都会影响它们在界面的吸附自由能。本部分研究有助于加深对阴阳离子表面活性剂在油-水界面吸附行为的理解。综上所述,本论文主要通过SHG方法研究了阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阴阳离子表面活性剂混合在十六烷-水界面上的吸附动力学过程。从链长对表面活性剂吸附影响的角度,该工作更加深入地考察了表面活性剂从体相吸附到界面的过程,对长链离子型表面活性剂吸附到界面上的主要驱动力及吸附行为有了更深入的认识。

页码88
内容类型学位论文
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/5427]  
专题新疆理化技术研究所_环境科学与技术研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
梁远振. 离子型表面活性剂的界面吸附动力学与分子链长关系的二次谐波研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2018.
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