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胆碱类表面活性剂的合成及性质研究

作　者: 傅鹏
导　师: 宋世理
学　校: 河南师范大学
专　业: 应用化学
关键词: 胆碱类表面活性剂热力学胶束囊泡金属纳米球
分类号: TQ423
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文合成了三种不同碳链长度的胆碱类季铵盐型阳离子表面活性剂:辛烷基羟乙基二甲基溴化铵;癸烷基羟乙基二甲基溴化铵;十二烷基羟乙基二甲基溴化铵;并用核磁共振(NMR)进行了表征。用电导法测量了在15℃到45℃温度范围内,合成的这三类表面活性剂的临界胶束浓度。并用滴体积法和荧光法测量了它们在25℃时的临界胶束浓度,结果表明所测数值是可信的。从测得的数据可以看出,随着碳链长度的增加,其电导率下降,其临界胶束浓度也是降低的,每增加一个碳原子,临界胶束浓度大约下降一半;随着温度的升高,其临界胶束浓度增大。根据临界胶束浓度之前和之后两条直线的斜率可求出其反离子结合度(β),发现其反离子结合度随温度的升高而降低,随碳链长度的增加也降低。结合临界胶束浓度和反离子结合度,运用相分离模型计算了它们的热力学参数(?G、?H和?S)。从其热力学参数发现胶束化过程为自发进行的过程,胶束化过程具有焓-熵补偿效应,在本实验的温度范围内,焓变对水溶液中该类表面活性剂的胶束化过程起主要作用,为焓驱过程。尿素可以和该类表面活性剂混合形成低共熔混合物,熔点接近室温。同时探讨了尿素对该类表面活性剂胶束化过程的影响,发现尿素溶液中的临界胶束浓度更大,说明尿素的加入不利于胶束的形成,而且尿素溶液中的电导率也比水溶液中的电导率低。同样用相分离模型计算了不同温度下表面活性剂在尿素溶液中胶束化过程的热力学函数,结果表明在此混合体系中,?G为负值,说明尿素溶液中的胶束化过程也是一个自发进行的过程。而且热力学参数?G、?H和?S变化规律不一样,说明影响表面活性剂胶束化过程的因素较多。本文还发现氯化钯、氯化钯和氯化钴的混合物与该类表面活性剂混合后,可以诱导其水溶液中囊泡的形成。通过测量该混合体系的临界胶束浓度发现存在两个临界胶束浓度。从动态光散射图上可以看出,在后一个浓度下有囊泡的存在;同一比例下随着囊泡粒径的大小随浓度变化,而且这两种体系在同一浓度下的囊泡粒径也不一样,且当浓度增加到混合溶液由混浊变澄清时体系会分散。从TEM图上可看出,该混合体系在用硼氢化钠还原后,会形成金属纳米空心球,其粒径与囊泡的粒径相差不大。浊度测量发现同一比例下,其浊度随着混合体系浓度的增大先升高后降低;固定金属混合物浓度,增加表面活性剂浓度以改变比例时,其浊度随着体系比例的增大而减小。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章引言  11-23
  1.1 胆碱类季铵盐型表面活性剂的简介  11-14
    1.1.1 胆碱类季铵盐型表面活性剂结构  11
    1.1.2 胆碱类季铵盐型表面活性剂的性能  11-14
    1.1.3 胆碱类季铵盐型表面活性剂的应用  14
  1.2 胶束的性质及热力学研究  14-16
    1.2.1 胶束的结构及性质  14-15
    1.2.2 胶束形成的热力学  15-16
  1.3 囊泡的简介  16-20
    1.3.1 囊泡的结构  16-17
    1.3.2 囊泡的制备和表征  17-19
    1.3.3 囊泡的性质  19
    1.3.4 囊泡的应用  19-20
  1.4 本文的研究动机和主要研究内容  20-23
第二章胆碱类表面活性剂在水中的胶束化热力学研究  23-37
  2.1 实验部分  23-25
    2.1.1 实验仪器和药品  23-24
    2.1.2 样品的合成  24-25
    2.1.3 实验方法  25
  2.2 结果与讨论  25-35
    2.2.1 不同温度下表面活性剂的临界胶束浓度  25-30
    2.2.2 不同温度下表面活性剂的反离子结合度  30-31
    2.2.3 不同温度下表面活性剂的吉布斯能  31-32
    2.2.4 不同温度下表面活性剂的焓和熵  32-34
    2.2.5 表面活性剂胶束化过程中的焓-熵补偿效应  34-35
  2.3 本章小结  35-37
第三章胆碱类表面活性剂在尿素溶液中的胶束化热力学研究  37-47
  3.1 实验部分  37-38
    3.1.1 实验仪器和药品  37
    3.1.2 实验方法  37-38
  3.2 结果与讨论  38-45
    3.2.1 表面活性剂和表面活性剂/尿素的DSC 分析  38-39
    3.2.2 不同温度下尿素对表面活性剂临界胶束浓度的影响  39-42
    3.2.3 不同温度下尿素对表面活性剂反离子结合度的影响  42
    3.2.4 不同温度下尿素对表面活性剂热力学参数的影响  42-44
    3.2.5 尿素对胶束化过程中焓-熵补偿效应的影响  44-45
  3.3 本章小结  45-47
第四章金属化合物诱导胆碱类表面活性剂囊泡及金属中空纳米球的形成  47-61
  4.1 实验部分  47-49
    4.1.1 实验仪器和药品  47-48
    4.1.2 样品的制备  48
    4.1.3 实验方法  48-49
  4.2 结果与讨论  49-59
    4.2.1 混合物的临界胶束浓度  49-51
    4.2.2 胶束聚集数的测定  51-52
    4.2.3 混合体系浊度的变化  52-54
    4.2.4 混合体系的粒径研究  54-57
    4.2.5 混合体系的TEM 分析  57-58
    4.2.6 钯和钯钴合金的TEM 和XRD 分析  58-59
  4.3 本章小结  59-61
第五章结论与展望  61-63
参考文献  63-69
附录  69-75
致谢  75-76
攻读学位期间发表的学术论文目录  76-77

胆碱类表面活性剂的合成及性质研究

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