纤维素纳米晶体和单价相对子之间的相互作用的热力学
Vladimir Grachev1, Salvatore Lombardo2, Carmen Bartic3
1Sustainable Materials Lab, Department of Chemical Engineering, KU Leuven, campus Kulak Kortrijk, Etienne Sabbelaan 53, 8500 Kortrijk, Belgium.
纤维素纳米晶 (CNC) 与的相互作用取决于离子水合. 混热基离子以外热方式结合,而宇宙热基离子以内热方式结合,由驱动. 四次性离子结合从静电吸附转变为疏水吸附,随着基链长度的增加.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 物理化学 物理化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 纤维素纳米晶体 (CNCs) 由于硫酸盐和碳酸盐等功能组,具有负电荷的表面.
- 和四级酸盐是CNC在各种应用中遇到的常见对应物.
- 了解CNC与对方的相互作用对于优化基于CNC的材料和工艺至关重要.
研究的目的:
- 在热力学上描述纤维素纳米晶体 (CNC) 与各种和四级氨基离子之间的相互作用.
- 为了研究对抗离子水化特性对CNC离子结合热力学的影响.
- 用CNC来阐明不同类型的阴离子的结合机制.
主要方法:
- 异热定位热量计 (ITC) 用于测量CNC-对子相互作用的热力学参数 (,,吉布斯自由能量).
- 根据它们不同的水分特性 (高热态与高热态) 和结构特征 (单价与四元) 进行了选择.
- 分析的重点是将热力学贡献与对岸水化和水交换潜力的相关性.
主要成果:
- 对CNC的单价对子离子吸附在热力学上是有利的,而吉布斯自由能量总是负的.
- 人体内和人体内贡献有很大的差异,与国家水化和水交换障碍相关.
- 杂热性离子吸附是外热的,而宇宙热性离子吸附是内热的,由驱动的.
- 四次性离子相互作用随着基链长度的增加而变得更加复杂,转向疏水吸附.
结论:
- 反离子的水化特性是CNC-离子相互作用的热力学驱动力的关键决定因素.
- 四级酸盐与CNC的结合机制可以从静电吸附过渡到疏水吸附.
- 这些发现为CNC表面化学提供了基本的见解,并指导了针对特定应用的基于CNC的材料的设计.
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