DMABN测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的临界胶团浓度

DMABN 测定含溴化钠或正丁醇水溶液中表面活性剂的

临界胶团浓度

林翠英

赵剑曦*

宋利

(福州大学化学化工学院应用化学系,福州

350002)

摘要:

以对二甲氨基苯甲腈(DMABN)为探针,测定它在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活性剂十二烷基三甲基

溴化铵(C 12TABr)、季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 和十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液中的第二重荧光对应的强度(I a )和特征波长(λa )对表面活性剂浓度(c )曲线.由I a -c 曲线的转折点或λa -c 曲线对应的一阶导数极小点可以获得临界胶团浓度(cmc),扩展了DMABN 探针测定表面活性剂cmc 的适用性.关键词:

DMABN;

TICT 探针;

含盐溶液;

含醇溶液;

临界胶团浓度

中图分类号:

O648

Determination of the Critical Micelle Concentration of Surfactant in

Aqueous NaBr or n 鄄Butanol Solution by DMABN

LIN Cui ⁃Ying

ZHAO Jian ⁃Xi *

SONG Li

(Department of Applied Chemistry,College of Chemistry and Chemical Engineering,Fuzhou University,

Fuzhou

350002,P.R.China )

Abstract:With p ⁃N,N ⁃dimethylaminobenzonitrile (DMABN)as probe,the variations of the intensity of its second fluorescence emission (I a )and the corresponding characteristic wave ⁃length (λa )with the surfactant (dodecyltrimethyl ⁃ammonium bromide C 12TABr,quaternary ammonium Gemini surfactant C 12⁃3⁃C 12·2Br and sodium dodecylsulfate SDS)concentration (c )in NaBr ⁃containing or n ⁃C 4H 9OH ⁃containing aqueous solution were measured by a Hitachi F4500fluorescence spectrophotometer.The results showed that the break point on the I a -c curve and the minimum of the derivative variation corresponding to the λa -c curve agreed well with the critical micelle concentration (cmc)of the surfactant.This extends the range of DMABN as probe to measure the cmc of surfactant.Key Words:

DMABN;

TICT probe;

Salt ⁃containing solution;

Alcohol ⁃containing solution;

Critical micelle

concentration

[Note]

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )

Acta Phys.⁃Chim.Sin .,2008,24(4)：709-714

Received:October 8,2007;Revised:December 12,2007;Published on Web:January 21,2008.∗

Corresponding author.Email:jxzhao.colloid@;Tel:+86591⁃87892035.

国家自然科学基金(20673021)资助项目

ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica

前文[1]报道了利用分子内扭转电荷转移(TICT)探针对二甲氨基苯甲腈(DMABN)的第二重荧光对应的强度(I a )和特征波长(λa )对环境极性敏感的特性,以I a -c (表面活性剂浓度)曲线的转折点或λa -c 曲线对应的一阶导数极小点可以准确获得表面活性剂在水溶液中的临界胶团浓度(cmc).而且,DMABN 的λa -c 曲线还可以定性获得那些具有强烈相互作用

的Gemini 表面活性剂初始形成胶团的结构松散度信息.由此可见,TICT 探针光谱法有望发展成为检测表面活性剂胶团性质的新方法.

无机盐和中等链长的醇是改善表面活性剂性质的常用添加剂[2],其中无机盐通常屏蔽了离子表面活性剂胶团表面的电荷,大大降低了电场强度;而中等链长的醇则参与组成混合胶团,位于胶团栅栏

April 709

Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2008

Vol.24

层中的羟基容易与DMABN 的对二甲氨基产生氢键,这些因素都可能影响DMABN 分子中基团的扭转,阻碍探针分子TICI 态的形成[3-7].这种状态下是否继续可用DMABN 检测表面活性剂的cmc,是验证TICT 探针光谱法普适性的重要环节.本文报道在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 水溶液中,以DMABN 测定十二烷基三甲基溴化铵(C 12TABr)、季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 和十二烷基硫酸钠(SDS)的临界胶团浓度.

1

实验部分

1.1

试

剂

十二烷基三甲基溴化铵(C 12TABr,Sigma),用乙

醚和丙酮的混合溶剂重结晶3次.十二烷基硫酸钠(SDS,Farco),先用乙醇和乙醚抽提,再用乙醇重结晶3次.季铵盐Gemini 表面活性剂C 12⁃3⁃C 12·2Br 由本实验室合成[1].对二甲氨基苯甲腈(DMABN,Aldrich),在乙醇中重结晶2次.溴化钠,AR(上海化学试剂有限公司),在500℃灼烧6h.正丁醇(n ⁃C 4H 9OH),AR (上海化学试剂有限公司),减压蒸馏纯化.实验用水为Milli ⁃Q 超纯水.1.2

仪

器

荧光光谱用日立F4500荧光光谱仪测定,Xe 灯光源,光电倍增管检测器.激发和发射的狭缝宽度均为5.0nm.溶液表面张力用Cahn DCA315表面张力仪,以du No üy 环(Pt ⁃Ir 合金)测定.环周长为5.930cm,环外径与环丝径比(R/r )为53.1218.上述两种仪器的样品池温度均由DC ⁃0506精密恒温槽控制在(25.0±0.1)℃.

2

结果与讨论

2.1

DMABN 在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活

性剂水溶液的荧光光谱

图1和图2为DMABN(c DMABN =2.5×10-5mol ·L -1,在本文所考察表面活性剂溶液中探针浓度均如此)在含NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 的表面活性剂水溶液中的荧光光谱.从图1和图2可以看出,与纯水溶液中的光谱比较,添加的NaBr 或n ⁃C 4H 9OH 并不影响光谱的特征发射,但其第二重荧光的强度(I a )有较大变化.如前言所述,这是由于无机盐屏蔽了离子表面活性剂胶团表面的电荷,降低了电场强度,而中等链长的醇则参与组成混合胶团,位于胶团栅栏层中的羟基容易与DMABN 的对二甲氨基产生氢键,从而影响了DMABN 分子中基团的扭转,阻碍了探

图2DMABN 在SDS 纯水溶液和含正丁醇水溶液中的

荧光光谱

Fig.2Fluorescence spectra of DMABN in SDS

aqueous solution or n ⁃C 4H 9OH solution

the surfactant concentration is 2times as its cmc,in the absence (─)and

in the presence (┄,0.1mol ·kg -1and —·—0.3mol ·kg -1)of n ⁃C 4H 9OH

图1DMABN 在C 12TABr(a)和SDS(b)的纯水溶液和含0.1mol ·L -1NaBr 水溶液中的荧光光谱

Fig.1Fluorescence spectra of DMABN in C 12TABr (a)and SDS (b)aqueous solution or 0.1mol ·L -1NaBr solution

The surfactant concentration is 2times as its cmc,in the absence (─)and in the presence (┄,0.1mol ·L -1)of NaBr;DMABN:p ⁃N,N ⁃

dimethylaminobenzonitrile;C 12TABr:dodecyltrimethylammonium bromide;SDS:sodium dodecylsulfate;c DMABN =2.5×10-5mol ·L

-1

710