开关表面活性剂的研究进展

综述了近年来开关表面活性剂的研究进展。重点介绍了酸碱、电化学、光、CO2及离子等新型化学开关表面活性剂的作用机理,阐明了不同开关表面活性剂的性能与潜在应用领域,最后指出了开关表面活性剂存在的问题、发展方向和应用前景等。

十二烷基四甲基胍CO_2开关表面活性剂的性能研究

合成并表征了十二烷基四甲基胍(DTMG),研究了其可逆性能。结果表明,DTMG能与CO2形成离子化合物,可以选用CO2为开关控制其溶液的表面活性。向DTMG的溶液中通入CO2或加热CO2饱和的DTMG溶液,溶液的碱性以及表面张力等性质能可逆变化。该表面活性剂形成的乳液和泡沫亦能通过CO2在稳定与不稳定之间可逆变化。另外,通过简单的指示剂酚酞,由溶液的状态能够很容易用肉眼观察到:红色代表无表面活性,而无色则指示具有表面活性。该表面活性剂在工业领域具有重要的应用价值。

开关表面活性剂对土壤及地下水中多环芳烃污染的增效修复研究进展

开关表面活性剂在环境中主要应用于处理土壤及地下水系统中疏水性有机污染物,污染物多环芳烃(PAHs)是目前其应用研究的热点.本文详细阐述了开关表面活性剂对土壤及地下水中PAHs污染的可逆增效机理,增效机理基于开关表面活性剂胶束形态的改变;汇总了常用于土壤及地下水PAHs污染修复的三类开关型表面活性剂,通过比较光开关型、CO_(2)/N_(2)开关型和氧化还原开关型在开关前后的表面活性理化指标来解释其微观调控特征,认为微观调控基于其响应基团发生化学反应;重点总结了这三类开关表面活性剂在改变表面张力的可逆性与对PAHs增溶的可逆性上具备的优缺点;阐述了开关表面活性剂在实际应用中可能受很多外界因素的影响,并重点关注温度、pH、无机离子和土壤矿物对其的影响.今后需通过一定规模的野外场地试验,探究多种环境因素动态耦合对开关表面活性剂增溶PAHs的影响机制,厘清在环境因素动态耦合下不同调控方式与分离效率之间的关系,为筛选适合不同环境的开关表面活性剂提供理论数据支撑.

开关表面活性剂及其应用研究进展

综述了开关表面活性剂的开关增溶机理、特性及影响开关因素的研究进展,指出开关表面活性剂不但具有常规表面活性剂的增溶、降低表面张力、乳化、起泡、润湿等作用,而且通过CO2/空气、电化学、光化学、温度、酸碱等"开关"的控制,实现了表面活性剂与疏水性有机物很好的分离。并就开关表面活性剂在实际中的应用前景进行了简要的介绍。

开关表面活性剂调控及增溶机理研究进展

表面活性剂在解决土壤地下水污染问题中的应用越来越多,但传统表面活性剂与污染物难以分离,易造成二次污染。开关表面活性剂则可通过后续条件实现分离回收,能够有效解决二次污染问题。而实现开关表面活性剂的可逆转变需要调控相应的环境条件完成,研究表明开关表面活性剂的可逆转变可通过温度、电化学(氧化还原)、光、pH、CO_(2)/N_(2)等条件实现。为此,本文综述了开关表面活性剂的可逆调控机制及增溶机理,重点阐述了氧化还原、CO_(2)/N_(2)等触发机制和泡沫增溶机理。

氧化/还原型开关表面活性剂对硝基苯污染土壤的淋洗及分离效果

合成了一种氧化/还原型开关表面活性剂11-二茂铁十一烷酰基三甲基溴化铵(FcCOC10N),通过二茂铁基团氧化及还原态的转变来实现自身表面活性的“开”与“关”,以期在强化有机污染土壤淋洗修复的同时,实现表面活性剂的分离回收.FcCOC10N发生氧化/还原反应前后的理化性质差异表明其具有良好的氧化/还原可逆特性.FcCOC10N溶液与硝基苯易乳化成液滴小而均匀的乳液,向其中添加氧化剂随即破乳分离,且FcCOC10N反复开关5次后与硝基苯形成的乳液性质几乎无变化,破乳率在80%以上,二者之间具有良好的乳化破乳循环能力.对硝基苯污染土壤进行淋洗,以乳化的方式去除土壤中非水相污染物,乳化去除率最高为92.40%,通过破乳分离硝基苯,对FcCOC10N进行回收利用,进一步去除土壤中残余硝基苯,最终去除率达到94.70%.

电化学开关表面活性剂对芘的可逆增溶作用

表面活性剂增强修复技术(SER)是目前行之有效的有机污染土壤修复技术,但SER技术存在表面活性剂与污染物分离困难、易导致二次污染、成本高等问题.基于此,提出采用具有电化学开关特性的表面活性剂(N,N-二甲基二茂铁甲基十二烷基溴化铵,Fc12)代替SER技术中的常规表面活性剂,发展基于开关表面活性剂的可逆增强修复技术(RSER).选取芘作为目标物,研究了Fc12在氧化和还原态对芘的增溶作用以及常见环境因素,如pH和温度对Fc12可逆增溶的影响.结果表明,相对于氧化态Fc12,还原态Fc12在其临界胶束浓度(CMC)以上时对芘表现出显著的增溶作用,且增溶能力随表面活性剂浓度增大而增强.温度对Fc12的增溶作用影响显著,例如,还原态Fc12在浓度为3 mmol·L-1、25℃条件下时,芘的表观溶解度为0.779 mg·L-1,当温度增加到40℃时,芘的表观溶解度为0.971 mg·L-1,其表观溶解度增加了24.6%;但氧化态条件下,芘的表观溶解度仅增加了6.5%;芘的解吸率(芘在还原和氧化态Fc12的表观溶解度差值与还原态Fc12增溶芘的比值)由63.67%增加到71.27%.pH也显著影响Fc12的增溶,当pH值在6—10范围变化时,还原态Fc12的增溶作用呈现先增加后减小的趋势,且在pH 9附近增溶能力最强,而pH 8时芘的解吸果最好.

开关表面活性剂的机理及其研究进展

表面活性剂的应用已渗透到乳化、分散等各个方面,然而大多数应用中表面活性剂仅被需要用在某一阶段,过程结束后需要其分离或失活。因此,开关表面活性剂的研究引起了广泛的关注。本文介绍了近年来被发现的开关表面活性剂的开关种类,并概述了温度、酸碱、CO_2等开关表面活性剂的响应基团及其作用机理。同时指出了开关表面活性剂在稠油的乳化降粘领域的应用前景。

叔胺基CO_2开关表面活性剂的合成及性能研究

以不同碳链长度的脂肪酸(n=12,14和16)和N,N-二甲基-1,3-丙二胺为原料合成了系列长链脂肪酰胺叔胺C_nAMPM。通过核磁共振氢谱和电导率实验证实了其CO_2开关响应性能。研究发现:通入CO_2后,CnAMPM表现出表面活性剂特征,随着碳链长度增加,cmc线性降低,发泡性能、乳化正庚烷的能力和在标准帆布上的润湿性能也相应下降。通入N_2后,发泡力大幅度降低;C_(12)AMPM的乳化性能较好,润湿性能好于另外2种;而C_(14)AMPM和C_(16)AMPM的乳化能力和润湿能力均较差。

特种表面活性剂和功能性表面活性剂(ⅩⅥ)——开关型表面活性剂的性能及应用进展

综述了开关型表面活性剂的性能及应用现状。其中电化学开关表面活性剂主要介绍了二茂铁类,同时还包括吡嗪类和二硫基类;光开关型表面活性剂主要介绍了偶氮苯基和苯乙烯基表面活性剂;酸碱开关表面活性剂介绍了AM1,AFD4和PLLA/PEG-PSD;CO2开关表面活性剂主要介绍了长链烷基脒的乳化性能及其在乳液聚合中的应用;同时介绍了NIPAM-co-PEGMa,亚胺类温度开关表面活性剂。展望了开关型表面活性剂的应用领域和发展趋势。

胺基CO_2开关型表面活性剂的合成与性能研究

以溴代十四烷和二乙烯三胺为原料,合成了表面活性剂十四烷基二乙烯三胺(C_(14)DETA)。采用红外光谱和核磁共振氢谱对C_(14)DETA进行了结构表征。通过研究其电导率可逆、pH可逆和与SDS协同作用的开启,证明了C_(14)DETA具有良好的CO_2开关性能。测定了十四烷基二乙烯三胺碳酸氢盐(C_(14)DETA-CO_2)和SDS/C_(14)DETA-CO_2复配体系的临界胶束浓度,分别为1.0×10^(-2)和1.0×10^(-4)mol/L。通过测定C_(14)DETA-CO_2对正癸烷/水体系的乳化性能,证明了C_(14)DETA-CO_2具有良好的乳化性能,所制得乳状液为W/O型,其较佳乳化条件为:C_(14)DETA-CO_2的质量分数4%,油水体积比1∶1或1∶2。

特种表面活性剂和功能性表面活性剂(ⅩⅤ)——开关型表面活性剂的合成研究进展

介绍了开关型表面活性剂的分类,详细阐述了电化学开关型、光开关型、酸碱开关型、CO2开关型及温度开关型等表面活性剂的合成进展,分析了各类开关型表面活性剂合成发展的制约因素,并展望了发展趋势和研究方向。

可开关的多功能超构表面波片特性研究

宽频带和动态可调谐的超构表面在太赫兹无线通信、传感和医学成像等应用中具有重要的价值。结合VO_(2)薄膜的相变原理,本文设计了一种单层"台阶型"复合超构表面,能够实现宽频带四分之一波片和半波片之间的灵活开关功能。VO_(2)薄膜为常温绝缘相时,超构表面可视为透射型双偏振的宽频带四分之一波片。在1.43~2.43 THz宽频带范围内,能够将垂直入射的x偏振光转换成左旋圆偏振光,椭圆率大于0.99,相对带宽为52%。VO_(2)薄膜为高温金属相时,超构表面能够实现反射型半波片功能,垂直入射的x偏振光能够转换成y偏振光。此外,本文也详细地研究了波片性能随倾斜入射角度的变化情况,结果表明,随着入射角度的增加,四分之一波片能够实现宽频带和双频带的动态切换,半波片可以实现频率可调谐度为57%的频移。本文所提出的单层"台阶型"复合超构表面有望促进宽频带偏振转换器件,可调谐开关和紧凑型光学器件的发展。

新型均三嗪类CO_(2)开关型表面活性剂的合成及性能评价

本文以三聚氯氰、十二胺、丙烯酸甲酯、乙二胺和3-二甲胺基丙胺为主要原料,依次通过加成反应、亲核取代反应和中和反应,制得一种含叔胺基的均三嗪类羧酸盐CO_(2)开关型表面活性剂,通过红外光谱对产物进行了结构表征,并对产物的表/界面活性、CO_(2)/N2开关响应性能进行了评价,探索了上述叔胺基CO_(2)开关型羧酸盐表面活性剂在三次采油领域的潜在应用价值。

CO2开关型溶剂及表面活性剂的研究进展与应用

CO2开关型溶剂及表面活性剂在通入和排出CO2前后,其化学性质能发生可逆变化,是一类新型的智能溶剂。介绍4种类型CO2开关型溶剂的开关机理,分析了脒基体系、胍基体系、胺基体系3种类型的CO2开关表面活性剂的开关机理及研究进展。探讨了CO2开关型溶剂与表面活性剂在油类提取、制备纳米材料、乳液聚合、含油土壤修复、智能给药、基因载体等方面的应用。分析讨论了当前开关型有机溶剂存在的问题以及研究趋势,并对其发展前景进行了展望。

表面活性剂-纳米颗粒相互作用与智能体系的构建(Ⅰ)——开关性或刺激-响应性表面活性剂与智能表面活性剂体系

表面活性剂是重要的化工产品之一,在日化产品、工业技术、高新技术以及生命科学等众多领域中有着重要的应用。如何对表面活性剂的结构、功能及性质进行调控以及使表面活性剂能够循环利用是当前表面活性剂领域的研究热点,而开关性或刺激-响应性表面活性剂正是解决这些问题的钥匙。本讲座介绍了开关性或刺激-响应性表面活性剂的基础知识,主要包括响应基团和触发机制的种类,重点介绍了pH、CO2/N2、光、氧化-还原、磁以及温度等6大类开关性或刺激-响应性表面活性剂。

开关型表面活性剂胶束为模板合成CdS量子点

以开关型表面活性剂N'-十二烷基-N,N-二甲基乙基脒碳酸氢盐胶束溶液为软模板合成CdS纳米粒子,反应结束后向体系中通入N2并加热至65℃使体系破乳,该过程避免了传统表面活性剂胶束的繁琐破乳过程。合成的CdS纳米粒子通过TEM、XRD进行表征,结果表明以该表面活性剂胶束为软模板可合成粒径在10 nm以下、具有纳米光学效应的CdS量子点。

浅谈开关型表面活性剂的性能及应用进展

开关型表面活性剂是指能够通过人为的触发手段,实现表面活性剂分子结构的可逆转化,进而实现其宏观物理化学性质的可控可逆变化的新型高端表面活性剂。本文介绍了开关型表面活性剂的定义以及种类,并对电化学开关型、光开关型、酸碱开关型以及CO2开关型表面活性的结构以及性能进行了详细阐述,并对开关型表面活性剂的发展进行展望。

仿生智能浸润性表面研究的新进展

简要介绍了固体表面浸润性的概念及近年来的相关理论研究成果,并概述了自然界中具有特殊浸润性表面的生物体典型实例以及仿生制备的特殊浸润性表面和智能响应表面,展望了具有特殊浸润性表面的研究方向.

基于周期性亚波长复合单元结构的表面等离子体光开关

本文研究了包括圆环结构、内置纳米棒的空心圆结构和复合结构周期性亚波长孔阵列的增强光透射特性,并证实了在复合结构中的内置纳米棒的空心圆环境的光场局域强度能够被显著地增强。此外,通过调控入射光的偏振方向,复合结构中纳米棒和空心圆的局域表面等离子体共振响应模式会发生相互转换。另外,我们设计了一种新型紧凑无泵浦光干扰并具有双通道的表面等离子体光开关。最后,该结果为表面等离子体光子器件提供了一种新思路,并拓展了微纳结构在光学通信及信息处理领域的应用范围。