超微电极电化学研究表面活性剂体系

论文摘要

应用超微电极研究表面活性剂溶液,加深了对表面活性剂溶液中聚集体微观结构变化和一些重要物理化学性质的理解。本工作在超微电极研究表面活性剂溶液的基础上,进一步拓展了超微电极在表面活性剂体系中的应用范围,并得出了一些创新性结果。工作中通过用超微电极测量外加电活性探针或者体系中固有电活性物质的扩散系数或浓度变化,探测了微乳液结构转变、表面活性剂在固体表面的第一步吸附过程、表面活性剂与添加剂的相互作用及其在固体表面的共吸附过程。主要研究内容及结果如下:1.用超微电极电化学成功探测了微乳液从油包水相(w/o)经双连续相向水包油相(o/w)的结构转变。初次讨论了油包水区域油滴之间相互作用情况。所用方法简单,可操作性强。微乳液中外加电活性探针二茂铁的扩散系数随着微乳液中水含量的增加单调降低,并且呈现三个转折点。前两个转折点以前报道已经预见,是微乳液不同相之间转变的结果。结合聚集数的测试结果,发现最后一个转折点(含水量70%)不是因油滴大小变化所致而是油滴之间排斥力导致。2.提出了一种新的方法来测量其它方法难以探测的过程:阳离子表面活性剂在二氧化硅片表面的第一步吸附过程。实验中首先用超微电极测量了溶液中被表面活性剂吸附置换出来的质子浓度,进而得到表面活性剂在固体表面的吸附量。所得结果准确且不受后期疏水吸附的影响。利用这一方法测得了CMC浓度以下,不同pH值时,DTAB在二氧化硅表面的第一步吸附过程。发现不同pH值下的吸附等温线都呈渐近线形状,但是其平衡吸附量随着溶液pH增加而增加。说明第一步吸附过程中离子交换和竞争吸附同时存在。3.首次研究了苯二酚在吸附了阳离子表面活性剂CTAB的二氧化硅表面吸附机理。结果表明,邻苯二酚的吸附增溶过程同以前研究的有机物增溶过程相似,即在表面活性剂浓度CMC处达到最大值,而后随着表面活性剂浓度增加而降低。对苯二酚最大吸附增溶量发生在CSAC处低于CMC,并且当表面活性剂浓度大于CMC后,其吸附增溶量也达平衡不再变化。体相溶液中苯二酚与CTAB的相互作用机理较理想的解释了这一增溶过程。用超微电极测试了苯二酚在表面活性剂CTAB溶液中的表观扩散系数,进而讨论了苯二酚与CTAB的相互作用。得到了苯二酚在CTAB溶液中的分配系数。结果表明对苯二酚与邻苯二酚都可以与CTAB分子相互作用,但是对苯二酚与CTAB分子相互作用较邻苯二酚强。邻苯二酚较对苯二酚易与CTAB胶束相互作用。结合以上结果,分析了苯二酚在吸附了CTAB的二氧化硅的表面的吸附增溶过程。4.在上一结论的基础之上,进一步用超微电极电化学方法研究了苯二酚与阳离子表面活性剂在溶液中的相互作用机理,探讨了表面活性剂碳链长度及苯二酚羟基取代基位置对它们相互作用的影响。结果表明,对苯二酚主要以静电力与DTAB单体分子相互作用,而邻苯二酚主要是以疏水力与DTAB胶束相互作用。体系的表面张力数据得出了同样的结论。另外表面活性剂疏水碳链的长度也对它们之间相互作用有影响。疏水碳链短的DTAB更易与苯二酚作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 表面活性剂体系
• 1.2.1 表面活性剂分子结构及其类型
• 1.2.2 表面活性剂在溶液表面上的吸附
• 1.2.3 表面活性剂在固液界面上的吸附
• 1.2.4 表面活性剂有序溶液
• 1.3 表面活性剂体系研究方法
• 1.4 超微电极电化学
• 1.4.1 超微电极原理
• 1.4.2 超微电极的类型
• 1.5 超微电极电化学研究表面活性剂体系研究进展
• 1.5.1 超微电极研究微乳液的研究进展
• 1.5.2 超微电极研究表面活性剂分子自聚集行为研究进展
• 1.6 本文研究思路
• 参考文献
• 第二章 Pt超微电极电化学研究CTAB/正丁醇/正庚烷/水微乳液结构的转变
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 材料与处理
• 2.2.2 微乳液的配置
• 2.2.3 电化学测试方法
• 2.2.4 时间分辨荧光光谱测试
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 电活性探针在微乳液中的可逆性研究
• 2.3.2 扩散系数
• 2.3.3 微乳液的微结构
• 2.3.4 电活性探针在微乳液中的半波电位
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 超微电极电化学研究DTAB在二氧化硅片上的第一步吸附过程
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 实验过程
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 质子在DTAB溶液中的电化学行为
• 3.3.2 不含DTAB的氢离子溶液在二氧化硅片上的吸附等温线
• 3.3.3 DTAB在二氧化硅片表面的第一步吸附
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 苯二酚在吸附了CTAB的二氧化硅表面的吸附增溶
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 含有苯二酚的CTAB溶液的表面张力
• 4.3.2 苯二酚与表面活性剂CTAB在溶液中的相互作用
• 4.3.3 CTAB和苯二酚在二氧化硅表面的吸附过程
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 超微电极电化学研究苯二酚与DTAB之间相互作用
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 电化学测试
• 5.2.3 表面张力测试
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 对苯二酚与邻苯二酚在DTAB溶液中的扩散系数
• 5.3.2 苯二酚在DTAB溶液中的分配系数
• 5.3.3 苯二酚存在下DTAB溶液的表面张力
• 5.3.4 苯二酚与DTAB相互作用机理
• 5.4 结论
• 参考文献
• 第六章 结论
• 本论文创新点
• 个人简历及发表文章和专利
• 个人简历
• 发表论文与专利
• 致谢