表面活性剂在MOFs材料制备中的应用

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)具有比表面积大、孔径可调、性能可控等突出优点,在气体存储、吸附与分离、催化反应、传感等领域中有广泛的应用前景。表面活性剂在MOFs材料制备中,可以控制晶体的尺寸、孔径和几何形状,还可以限制纳米晶体的纵向生长,促进2D结构的形成,且制备出的MOFs材料结构稳定、不易坍塌。综述了常规表面活性剂和双子表面活性剂、离子液体表面活性剂等特种表面活性剂在MOFs材料制备中的应用,如用作模板剂、封端剂等。对表面活性剂在实现多级孔MOFs形貌和孔隙率的精确控制、特种表面活性剂及应用等进行了展望,为表面活性剂在MOFs材料制备中的应用指明了方向,也为MOFs材料的制备提供了更加丰富的路径。

非对称Gemini离子液体表面活性剂的制备及表面活性

以咪唑、溴代烷、1,3-二溴丙烷和长链烷基N,N-二甲基叔胺分别经取代反应和季铵化反应制备出非对称Gemini离子液体表面活性剂[C_nIMC_3N_(11n)][Br]_2(n=10,12,14,16),并通过~1H NMR、^(13)C NMR和元素分析确定其化学结构。测定了其Krafft点,发现随着疏水链链长的增加,Krafft点逐渐升高。采用吊片法测定了产物的表面活性,结果表明,所制备的Gemini离子液体表面活性剂具有优良的表面活性,其γ_(cmc)在35 mN/m左右,cmc在10^(-4)～10^(-3) mol/L范围内,比普通阳离子表面活性剂的cmc低1～2个数量级。通过电导率法测定了[C_nIMC_3N_(11n)][Br]_2的cmc和反离子结合度(β),由电导率法测得的cmc值稍高于吊片法测得的数据,表明形成了无表面活性的预胶束聚集体;同时随着温度的增加,cmc值增加、β值降低,这是因为温度的升高降低了其形成胶束的能力和已形成胶束的稳定性。

含非对称Gemini离子液体二元混合体系的体积和黏度性质

在温度分别为293.15、303.15、313.15、323.15和333.15 K及大气压下,系统测定了非对称Gemini离子液体,1-(3-(三甲基铵)丙-1-基)-3-甲基咪唑双氰胺盐([N111C3MIM][N(CN)2]2),分别与乙腈(Me CN)、甲醇(Me OH)、乙醇(Et OH)所组成的二元混合物的密度和黏度。由密度和黏度值分别计算了二元混合物的超额摩尔体积(V mE)和超额黏度(Δη)。VmE和Δη随组成的变化关系由Redlich-Kister方程进行了回归,得到方程参数。结果表明,V mE和Δη值与理想溶液间为负偏差,且存在最小值,说明二元体系中[N111C3MIM][N(CN)2]2和溶剂分子间相互作用力更强,同时与所研究分子的大小和形状的差异有关。同时,V mE和Δη随温度的变化关系表明,温度对研究混合物中的分子间相互作用有很大影响。

哌啶类离子液体表面活性剂为模板制备介孔二氧化硅

以哌啶类离子液体表面活性剂N-十六烷基-N-甲基哌啶溴盐([C_(16)MPip]Br)为模板,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,在碱性环境下,通过水热合成法制备出形貌可控的介孔二氧化硅。研究了[C_(16)MPip]Br/TEOS和NH_(4)OH/TEOS物质的量之比、水合温度、煅烧温度等反应条件对介孔二氧化硅结构的影响。采用小角X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FTIR)、N_(2)吸附-脱附和透射电子显微镜(TEM)对所制备的介孔二氧化硅样品进行了结构表征。结果表明,介孔二氧化硅的结构受反应条件的影响,在[C_(16)MPip]Br/TEOS和NH_(4)OH/TEOS物质的量之比分别为0.32和13,水合温度为25℃,煅烧温度为550℃时,[C_(16)MPip]Br作为模板可以制备出规则有序的介孔二氧化硅MCM-41,其比表面积约为1000 m^(2)/g,孔径约为2.5 nm。

咪唑基离子液体表面活性剂与牛血清蛋白混合体系相互作用研究

以N-甲基咪唑、溴代十四烷和双氰胺银为原料,采用两步法合成了1-十四烷基-3-甲基咪唑双氰胺盐([C14 mim][DCA]),并对其与牛血清蛋白(BSA)混合体系的相互作用进行研究,结果表明:1)混合体系的 cmc值和A min 值均随BSA浓度的增加而变大;2)混合体系中[C14 mim][DCA]与BSA间的相互作用对BSA上氨基酸残基微环境有影响,且主要影响BSA上的色氨酸(Trp)残基;3)混合体系中[C14 mim][DCA]与BSA间的相互作用会影响体系的水力学半径,且随着[C14 mim][DCA]浓度的增加,[C14 mim][DCA]/BSA体系的水力学半径变大,并对BSA的结构产生影响——使BSA展开.

含Gemini离子液体低共熔溶剂热力学性质

以1-甲基咪唑、1,3-二溴丙烷为原料合成Gemini离子液体1,1′-(1,3-三亚甲基)双-3-甲基咪唑二溴盐[C_(3)(MIM)_(2)Br_(2)],并以不同C_(3)(MIM)_(2)Br_(2)与乙二醇组成制备了一系列低共熔溶剂。熔点测试结果显示,所有的低共熔溶剂的熔点均低于-90℃,远低于C_(3)(MIM)_(2)Br_(2)和乙二醇的熔点,且随着乙二醇组成的增大而降低。在288.15~323.15K条件下对该低共熔溶剂的密度、黏度、电导率、比热容等热力学性质进行了测定,结果表明,密度和黏度会随着温度的升高而降低,电导率与比热容则随着温度的升高而升高。随着乙二醇物质的量的升高,密度和黏度减小,电导率和比热容增大。密度、比热容随温度变化的线性方程的相关系数大于0.99。用VFT经验方程对黏度和电导率随温度的变化进行了拟合,结果表明,黏度与电导率的相关系数均大于0.999。

以离子液体表面活性剂为模板剂制备介孔MCM-41及其吸附性能研究

以设计合成的离子液体表面活性剂1-十六烷基-3-丙基咪唑溴盐为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,通过水热合成法制备出了介孔MCM-41,结构表征表明其为孔道均一的六方有序结构,孔径3.28nm、比表面积967.08m^(2)/g。研究了制备的MCM-41对有机染料亚甲基蓝的吸附性能,对此吸附过程进行了热力学和动力学分析。结果表明:当pH=9、吸附温度为35℃时吸附60min即达到吸附平衡,吸附量可达305.03mg/g。此吸附过程符合二级吸附动力学,属Freundlich等温吸附,吸附过程为吸热过程。