球状胶束中表面活性剂脱附的离子调控机制

建立耦合伞状采样的粗粒度分子动力学方法,研究球状胶束中表面活性剂分子的脱附过程,揭示表面活性剂聚集数、盐种类及浓度对表面活性剂脱附过程的影响机制。发现球状胶束半径及偏心率均随聚集数增加而增大,盐浓度的影响主要取决于抗衡离子的半径和吸附特性,半径更大、吸附更强的水杨酸根离子对胶束结构的影响更为显著;基于伞状采样方法获得了表面活性剂脱附自由能、脱附时间等关键参数,发现球状胶束中表面活性剂脱附自由能和脱附时间均随聚集数和盐浓度呈非单调变化,揭示其主要机制为离子吸附引起的静电屏蔽作用;发现自由能在表面活性剂脱附过程中起主导作用,结合胶束热力学理论发展了临界胶束浓度预测方法,获得了临界胶束浓度下胶束尺寸的分布范围。

油水界面上表面活性剂的脱附动力学及其离子调控

界面吸附/脱附过程是油水界面上表面活性剂聚集行为的关键限速步骤,探明其动力学特性对于揭示表面活性剂界面吸附及调控机制具有重要意义.本文采用耦合伞状采样的粗粒度分子动力学方法研究了癸烷-水界面上十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)分子的脱附过程,揭示了离子影响SDS分子界面脱附动力学及界面张力的微观机制.基于伞状采样模拟和Smoluchowski方程,获得了表面活性剂界面脱附自由能和脱附时间,实现了表面活性剂界面脱附动力学的定量描述;发现了离子对表面活性剂界面脱附具有抑制作用,表面活性剂的脱附自由能和脱附时间均随离子浓度增加而增大,揭示了其主要机制为离子静电屏蔽引起的表面活性剂分子间相互作用减弱,静电屏蔽更强的钙离子具有更显著的抑制效果;通过分析表面活性剂界面脱附和界面张力变化可知,SDS分子脱附能力与其降低界面张力的能力呈负相关关系,离子通过抑制SDS分子脱附减弱了其降低界面张力的能力,钙离子的影响更为显著.