1.3.6 吸附伏安法
吸附伏安法测定胶束水溶液体系CMC的原理是基于以微溶于水易溶于有机溶剂的电活性化合物NR为探针,将其加入表面活性剂的水溶液体系中,在溶液到CMC之前,探针NR的溶度不随表面活性剂胶束水溶液浓度的增加而变化,I值稳定,当达到CMC时,NR的I值开始降低,出现一转折点,此处即为CMC。[11]
1.3.7 荧光探针法
Turro[12]等在1980年首次用稳态荧光探针法测定了十二烷基硫酸钠(K12)的胶束聚集数,并认为当Nm<100时,用稳态荧光探针法测量体系的胶束聚集数结果相对较为准确可靠。介质中常用的疏水性探针有芘及其衍生物,选择芘作为荧光探针是因为:第一,芘的荧光光谱资料详细。第二,芘的激发单线态有较长的寿命。第三,胶束对芘有明显的增溶作用。芘能形成激发物,电子由高能单重态到基态单重态退激而产生的荧光光谱,经335 nm处激发后,芘在溶液中的荧光发射光谱中出现5个电子振动峰,分别在373、379、384、394及480 nm附近。第1个电子振动峰(λ=373 nm)和第三个电子振动峰(λ=384nm)的荧光强度之比,I1/I3强烈依赖于溶剂的极性。芘在水中的溶解度非常小,约为10mol/L,在水溶液、环己烷溶液和K12胶束中的,I1/I3值分别约为1.8,0.7和0.87。将芘增溶于胶束体系后,利用I1/I3值的突变(胶束形成)测定表面活性剂的CMC。I1/I3随着浓度的变化曲线与滴定曲线类似,曲线突变点处的浓度就是CMC。也可通过测定不同浓度表面活性剂溶液中芘的荧光光谱,确定溶液的CMC。荧光探针法操作简单,对体系无特殊要求,探针用量少,对体系的干扰小,已广泛用于CMC及聚集数的测定[13-14]。
由上述介绍可以看出,最大气泡压力法、吸附法、仪器设备相对简单,使应用范围、测定精度受限制。滴体积法设备简单,精度高,但适用范围较小。电导与温度的关系极易测定,故电导法常用于研究胶束的形成与温度的关系,电导受溶液中盐类的影响,盐的浓度越大,测定临界胶束浓度的准确度越低。紫外分光光度法尽管精确度很高,适用的表面活性剂的种类较宽,但由于仪器设备的限制而难以普及。与上述方法对比,本次课题选择使用荧光探针法,其操作简单,对体系无特殊要求,对体积的干扰小,可以在小浓度范围内获得有效信息,因此是测定CMC及聚集数的良好方法,同时可研究不同结构和外加物质(如无机盐)对临界胶束浓度的影响。[15-16]
1.4胶束聚集数(N)的定义及测定方法
胶束大小的量度是胶束聚集数胶束量,胶束聚集数是缔合成一个胶束的表面活性剂分子(或离子)的平均数。
胶束聚集数是描述表面活性剂胶束的大小、形状和结构的重要参数,是缔合成一个胶束的表面活性剂分子(或离子)的平均数,它反映了胶束的性质及形成过程.是指导表面活性剂应用的重要依据,对了解胶束结构和性质有着重要意义:在不同表面活性剂浓度下,胶束聚集数不是固定值,即使在相同浓度的条件下,胶束聚集数也是实验中测得的平均聚集数(Nm)。
1.5本课题的研究目的及意义
表面活性剂的临界胶束浓度作为表面活性剂的表面活性的一种量度,是其溶液性质发生显著变化的一个“分水岭”。由于表面活性剂的一些理化性质在胶束形成前后会发生突变,因而,可借助此类变化来表征表面活性剂的CMC。CMC 越小表示此种表面活性剂形成胶团时所需的浓度越低,表面活性的使用效率就越高,改变体系表面(界面)性质, 起到润湿、乳化、增溶、起泡、消沫及分散等作用所需的浓度就越低。CMC的测定为合理选择表面活性剂的用量有很大的帮助。
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