界面疏油性的分子模拟

作者：周健

来源：中国化学会第十七届全国胶体与界面化学学术会议, 中国江苏无锡, 2019-07-28.

DOI：10.26914/c.cnkihy.2019.087320

• 水下疏油
• 两性离子
• 分子动力学模拟
• 水化层
• 离子强度

本文从分子水平上探究了非离子型表面与混合带电表面水下疏油性能之间的差异。采用全原子分子动力学方法模拟了疏水性、非离子型亲水性以及两性电解质类自组装膜的水下疏油性能。模拟结果显示,水下疏油性由弱到强排列如下:CH3-<NH2-CO-<OEG-<ETA-<OH-<NC3+-/SO3--。如下图所示,对于非离子型亲水性SAMs,其水下油滴接触角均小于133°,而混合带电的两性离子SAMs几乎能达到180°,表明其具备优异的水下疏油性能,且在低接枝密度下依然能够保持较好的水下疏油性能。此外,详细讨论了正负离子基团间的高度差和离子强度对于SAMs水下疏油性能的影响。当正负离子基团间烷烃链过长时,亲油的烷烃暴露在外表面时,SAMs表现出水下超亲油性质（油滴接触角约为0°）,随着烷烃链长的变短,SAMs逐渐表现出水下疏油和超疏油特性。高离子强度时,NaCl的加入削弱了SAMs中异种电荷基团间的静电相互作用,从而提高了两性离子型SAMs的水下疏油能力。本文系统地证明了两性离子表面比非离子表面具有更强的水下疏油性能,并且为制备具有可控水下疏油性的亲水性混合带电表面提供了两种策略。

• 单位
  华南理工大学; 化学与化工学院