表面活性剂化学

• 但表面活性剂所形成的多种多样的微环 境，既能作“微反应器”，又能起模板 作用，反应大都在室温下进行，若再与 其他的合成方法如水热(溶剂热)、超声 、 聚合反应、辐射合成等方法相结合，会 派生出更多新的合成方法，从而使该领 域成为化学法制备纳米材料并进行形貌 控制的最为活跃的研究领域之一。
• ④催化
（3）在科学新兴领域－强劲的发展势头。
如应用胶束、微乳液、溶致液晶等分子有序 聚集体/各种以两亲分子为主体形成的膜结 构体系在光化学太阳能的转换和储存、新材 料合成、催化、分子识别和运输、药物的胶 囊化、靶向和缓释，为底物和酶提供独特的 微环境以及酶固定化等方面。
• ①新型“迷你”电池的理论光电转换效 率接近100%
• 磷酸脂组合在一起形成圆盘，两边分 别黏附着碳纳米管和植物蛋白质反应中 心。蛋白质光合作用中心收集太阳光线， 释放出电子，电子通过磷酸脂，然后进 入碳纳米管中。在碳纳米管内，电子聚 合在一起形成电流。
• 研究人员强调，这种自我组装而成的 电池天生就具有自我修复能力。如果太 阳光破坏了某些蛋白质，可向其中添加 表面活性剂和蛋白质，替代那些被破坏 了的蛋白质；当把表面活性剂提取出来 后，该太阳能电池又能重新自我组装成 一套新的太阳能电池。
化学科学部“十二 五”优先发展领域 • (1)合成化学
(2)化学结构、分子动态学与化学催化 • (3)大分子和超分子化学 • (4)复杂体系的理论、模拟与计算
• (5)分析测试原理和检测新技术、新方法 • (6)污染物多介质环境过程、效应及控制 • (7)化学与生物医学交叉研究
(8)功能导向材料的分子设计与可控制备 • (9) 绿色与可持续化学
• 胶束的疏水性能表明, 胶束可以构成酶 模型而用于催化有机反应, 其疏水微环境 对底物有包络的作用, 相当于酶的结合部 位, 如果在表面活性剂链上引入功能基如 咪唑、巯基、羧基等时, 其催化效能将大 大增加, 这些功能基所处位置可视为酶的 活性部位, 这就组成了胶束模拟酶模型的 基本结构。
• 有机物和无机物之间的界面作用，组装 生成的一类孔径在2～50nm之间，孔径 分布窄、且具有规则孔道结构的无机多 孔材料。其主要特征为孔径分布范围窄， 且在2 ～ 50nm范围内可调。这对于沸 石分子筛难以完成的大分子催化、吸附 与分离等过程是十分有意义的。
• 然而，表面活性剂在溶液中的聚集状 态太复杂，往往要通过做三元相图来确 定其具体的聚集形式，影响因素也多种 多样，这都限制了其在制备中应用。
• 色素在BLM中起到如同一个有机半导 体作用，它在膜上的垛叠并有序的排列 有利于光能的吸收和传递。
• ③纳米材料合成
• 利用表面活性剂分子所形成的胶团(反 胶团)、微乳液、液晶及囊泡等有序聚集 体为化学反应所提供的特殊环境作为
• “微反应器”或模板，可制备出各种结 构和形貌的纳米材料。
• 例如，有序介孔材料是指以表面活性剂 为模板剂(结构导向剂)，利用溶胶一凝胶、 乳化或微乳等化学反应，通过
• 通过这种方式制得的太阳能电池，个 别的光电转换效率达到了40%，这是目 前转化效率最高的商业化太阳能电池的 两倍。
• ②染料敏化太阳能电池
• （Dye-sensitized solar cell:DSSC)
• DSSC:纳晶TiO2薄膜光电极（连接染料和光阴极）
•
电解质（表面活性剂作用，可提高转化率20％）
• 参考书目：
• （1）肖进新等，表面活性剂应用原理
•
化工出版社，2003
• （2）赵国玺等，表面活性剂作用原理
• 2003
中国轻工业出版社，
• 考试形式：开卷
• 要求：有目的的学
• 目的：开拓思维
第一章 表面活性剂概论
（1）表面活性剂是一种两亲（亲水和亲油）分 子－独特的结构；
（2）称之为“工业味精”；“浓缩的是精华”<“变废为宝”
表面活性剂化学
1 表面活性剂的结构、性能及相互关系 2 表面活性剂的特性及功能 3 在化学研究中的应用
有关表面活性剂领域简介 化学科学部“十一 五”优先发展领域
（1）新的合成策略、概念与方法 （2）化学反应过程、调控及实验与理论 （3）分子聚集体的构筑、有序结构和功能 （4）复杂化学体系理论与计算方法 （5）分析测试原理和检测新技术、新方法 （6）生命体系的化学过程与功能调控 （7）绿色化学与环境化学中的关键科学问题 （8）材料科学中的关键化学问题 （9）能源和资源中的基本化学问题 （10) 化学工程中的关键科学问题
• 在制备这种新式太阳能电池时，研究 人员使用了从植物中提取出来的、可进 行光合作用的蛋白质、具有黏附性的磷 酸脂和具有良好电学性能的碳纳米管以 及表面活性剂。表面活性剂会打散某些 分子，并且让它们保持隔离状态。
• 令该研究团队惊奇的是，当他们将表 面活性剂从混合物中抽出时，这个由不 同物质调和成的“鸡尾酒”混合物会自 我组装成一个大小仅为几纳米、能够正 常工作的太阳能电池。
• 光阴极
• TiO2矿：锐钛矿、金红石、板钛矿
• 锐钛矿较不稳定，可变成金红石；但前 者电子传输速率比后者快，截流子密度 大，有着较宽的禁带。
• 光合作用Байду номын сангаас
• LHC-II绿色植物中含量最丰富的捕光 复合物（我国分离出）：蛋白质、叶绿 素、类胡萝卜素和脂类构成。
• 人工双分子层类脂膜（BLM）作为一 种模型用于模拟各种生物膜，特别模拟 植物的光合膜。
• 任何化学反应速率均与化学反应环境 的性质有密切关系，对于一种易溶于水 中的反应物和一种易溶于油中的反应物 之间的化学反应，其反应速率在某些表 面活性剂存在时有明显提高。在表面活 性剂参与下，化学反应得以进行，或加 速化学反应的进行称为表面活性催化。 表面活性剂催化化学反应过程的机理有 胶束催化和相转移催化。
• 表面活性剂对化学反应的催化或拟制 作用已成为表面活性剂物理化学研究的 重要领域。胶束催化具有效率高、避免 使用有机溶剂、易于控制等优点，成为 模拟酶催化的最佳体系 ；相转移催化产 物纯度高，反应转化率高，目的产物的 专一性增加，相转移催化化学合成法近 年来日益受到重视，并获得应用。
• 胶束的模拟酶性能