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1、-范文最新推荐- 荧光探针法测定脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的临界胶束浓度 摘要：以芘为荧光探针，二苯甲酮为猝灭剂，采用稳态荧光探针法测定了聚氧乙烯（21）硬脂基醚（Brij721）表面活性剂增溶芘后的稳态荧光光谱，建立了Brij721非离子表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）和临界胶束聚集数（Nm）的测试方法。根据I322/I337与Brij721浓度变化的关系，可得到Brij721的临界胶束浓度为3.45×10-6mol/L。确定荧光探针芘的适宜浓度Cp为6×10-7mol/L，猝灭剂的适宜浓度CQ范围取为0.0020.003mmol/L，表面活性剂溶液浓度为31
2、2倍CMC时，胶束聚集数(N)随表面活性剂浓度增大而线性增大，并用线性拟合作图法得到Brij721的临界胶束聚集数为9。同时，外部添加的试剂如无机盐、乙醇均影响其临界胶束浓度。7833关键字：荧光探针法；临界胶束浓度；临界胶束聚集数；脂肪醇聚氧乙烯醚Determination of Critical Micelle Concentration (CMC) of Nonionic Surfactant of Fatty Alcohol-polyoxyethylene Ether by Steady-State Fluorescence Probe MethodAbstract: Taken th
3、e pyrene as the fluorescence probe and diphenyl ketone as quencher, the steady-state fluorescence spectrum of Polyoxyethylene (21) stearyl ether (Brij721) surfactant was determined by fluorescence probe method. A sensitive method for determining critical micelle concentration (CMC) and critical mice
4、lle aggregation number (Nm) of Brij721 surfactant was established. According to the change of fluorescence intensity ratio of pyreneI322/ I337 with the change of surfactant concentration of aqueous solution, CMC value for Brij721 was 3.45×10-6 mol/L. Ensure the proper concentration of fluoresc
5、ence probe is 6×10-7mol/L, the proper concentration range of quencher is 0.0020.003mmol/L, the aggregation number (N) increases linearly with the increase of Brij721 concentration in the range of 312 times of CMC and Nm which is 9 can be extrapolated from N-C fitting curve. In addition, the ex
6、ternally added reagents such as salts and ethanol also influence CMC. 2.4.3 胶束聚集数（N）的测定123 结果与讨论133.1 聚氧乙烯（21）硬脂基醚的稳态荧光光谱133.1.1 不同浓度Brij721溶液中芘的荧光发射光谱133.1.2 不同浓度Brij721溶液中芘的荧光激发光谱133.2 聚氧乙烯（21）硬脂基醚的CMC的测定143.2.1 发射光谱中I1/I3随Brij721浓度的变化曲线143.2.2激发光谱中I322/I337随Brij721浓度的变化曲线153.2.3比较发射与激发光谱所测的Brij72
7、1的CMC163.3 无机盐对Brij721的CMC的影响163.4 一元醇对Brij721的CMC的影响183.5 临界胶束聚集数的测定203.5.1 合适的探针的浓度（Cp）的确定203.5.2 合适的猝灭剂浓度（CQ）范围的确定203.5.3 临界胶束聚集数Nm的确定224 结论24致谢25参考文献261 前言1.1 脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂研究现状1.2 脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂的应用脂肪醇聚氧乙烯醚是最重要的一类非离子表面活性剂。大部分可通过脂肪醇与环氧乙烷加成反应而制得，因此可在合成过程中根据需要调整脂肪醇聚氧乙烯醚分子中的乙氧基数目，制作成一系列不同用途和性能的非
8、离子表面活性剂。因为分子中环氧乙烷的加成数不同，其表现的性质也不同，因此应用也就大不相同。环氧乙烷的加成数越大，分子上的亲水基的氧越多，就能够与水形成更多的氢键，因此水溶性就越好，亲水性能越好。所以当环氧乙烷的加成数小于五时，产物溶于油不溶于水，多应用于制备硫酸酯类阴离子表面活性剂的原料。加成数为六到八时，常用在纺织品的洗涤剂和油脂乳化剂中。当加成数大于十时，由于水溶性好，经常用于乳化剂和均染剂中。 对于非离子型表面活性剂，外壳不存在双电子层的结构。聚氧乙烯型非离子表面活性剂胶束的外壳是一层相当厚的、柔顺的聚氧乙烯层，还包括大量与醚键相结合的水分子。这种由于表面活性剂分子构成胶束的过程称为胶束
9、化。因此开始形成胶束时表面活性剂的最低浓度称为临界胶束浓度。1.3.2 临界胶束浓度的作用及意义表面活性物质的水溶液体系在临界胶束浓度附近其表面张力有显著的变化，电导率、渗透压、蒸气压、光学性质、去污能力及可溶性等物理化学性质也产生很大差异。这些现象与表面活性物质的基本物理性质和化学性质有着密切的关系，因此，测定表面活性剂水溶液体系的CMC显得非常重要。CMC的测定为合理选择表面活性剂的用量以及表面活性剂的用途有很大的帮助。同时,可借助此类变化来使之运用于我们的日常生活和各种领域中。利用临界胶束浓度这一概念，我们可以巧妙的将溶液设计于所用主要表面活性剂临界胶束浓度之上，使其在使用过程中形成双分
10、子层，即第一层表面活性剂分子的疏水基附着于固体表面，亲水基伸向外面，第二层表面活性剂的亲水基与第一层的亲水基附着，疏水基伸向外面，从而形成独特的亲油性表面。并且，物质在一定液体有其溶解饱和度，达到饱和度后物质不再溶解，但我们可以利用临界胶束浓度原理，将表面活性剂设计在临界胶束浓度之上，可以大大增加物质的溶解度。1.4 关于临界胶束浓度的测定方法1.4.1 表面张力法在表面活性剂浓度较低时，随着浓度的增加，溶液的表面张力会急剧下降，当达到临界胶束浓度的时候，表面张力的下降则很缓慢或停止。以表面张力对表面活性剂浓度的对数作图，曲线转折点相对应的浓度即为临界胶束浓度。 1.4.4 浊度法当表面活性剂
11、溶液的浓度超过一定值时，烃类或不溶性染料在该溶液中的溶解度就会急剧增加，这一浓度即为临界胶束浓度。这种方法又被称为增溶作用法。这个方法操作非常容易，而且所需要的设备也非常简单。但是它的缺点是加溶物会影响表面活性剂本身的临界胶束浓度，一般会使CMC降低，因而影响测定结果的可靠性。而且，这种方法要求操作要相当熟练。1.4.5 共振光散射法共振光散射(RLS)是指当入射光波长接近于分子的吸收带时，即散射光频率接近或等于散射分子电子吸收的频率时，瑞利散射将偏离瑞利定律，且某些波长的强度将发生急剧增强的现象。可以通过在激发光波长λex等于发射光波长λem的条件下，同步扫描荧光
12、分光光度计的激发和发射单色器，获得在90°方向上的共振光散射光谱。从光谱中就可以得出表面活性剂的临界胶束浓度。这种实验技术以其高灵敏性在生命科学、环境学以及纳米材料分析等方面得到应用，例如测定核酸、蛋白质、药物和金属离子等方面。此技术对含有表面活性剂体系的研究，主要集中在表面活性剂的增溶和增敏作用6。1.4.6 超滤法超滤法是基于胶束尺寸与单体尺寸相差悬殊的性质，且胶束尺寸落入超滤膜截留粒子的范畴（120nm），因此选用合适孔径的超滤膜可以将胶束聚集体与单体分开。对于一种已知CMC的表面活性剂，配置适当浓度，即超过CMC值0.51.0倍的溶液，用选定的超滤膜进行单点式超滤，并选择合适的
13、定量方法测定超滤液中表面活性剂单体的浓度，即可以作为该种表面活性剂的CMC值7-8。只要选择合适的超滤膜并采用恰当的测试条件，将超滤过程与表面活性剂的定量方法结合起来便能测得CMC。超滤法可以分为双点式超滤法、超滤曲线法、单点式超滤法。其中双点式超滤法更简便快捷，误差小，可信度高。 1.4.10 荧光探针法电子由高能单重态到基态单重态退激而产生的荧光光谱，与物质所处环境密切相关。芘溶液的荧光发射光谱有5个荧光峰，分别在373，379，384，394，480 nm附近。芘在水中的溶解度非常小，大约为10-7moL/L。芘在水溶液中I1/I2值(在373 nm处荧光强度与在384 nm处的比值)约
14、为1.8，在环己烷溶液中I1/I2约为0.7。表面活性剂对非极性有机化合物有着增溶作用，不同浓度的表面活性剂对芘的增溶能力不一样，在超过临界胶束浓度(CMC)后，溶液的增溶能力会有一个突变。同时I1/I2随着浓度的变化曲线与滴定曲线类似，曲线突变的中点就是表面活性剂的CMC。因此通过测定不同浓度表面活性剂溶液中芘的荧光光谱，可以确定溶液的CMC，以进一步了解表面活性剂的相关性质12-16。根据上述对于临界胶束浓度的十种测定方法的介绍中可以了解到，表面张力法、电导率法、浊度法虽然设备简单，操作方便，但是都受到制剂和添加剂的影响，尤其是电导率法不适用于非离子型表面活性剂的CMC的测定。而共振光散射
15、法、超滤法、吸附伏安法以及紫外分光光度法虽然测量精确，使用范围广，但是对于仪器设备的要求高，对操作能力要求高，因此很难普及。而微分吸附记时电位法作为一种新出现的方法，可靠信和精确性都有待考证。因此，通过上述的比较，本课题采用的荧光探针法具有操作简捷，所需仪器设备简单，使用范围广，精确度高，不受体积和表面活性剂种类的影响等优点17。因此是测定脂肪醇聚氧乙烯醚非离子表面活性剂CMC及聚集数很好的方法。同时也可以用此方法研究不同外部添加物对其临界胶束浓度的影响。1.5 影响临界胶束浓度的因素表面活性剂类型对临界胶束浓度有显著的影响。在疏水基相同的情况下，离子型表面活性剂的CMC比非离子型的大，大约差两个数量级。两性表面活性剂的CMC与有相同碳原子数疏水基的离子型表面活性剂相近。 胶束聚集数是描述表面活性剂胶束结构的特征参数，对了解胶束结构和性质有着重要的意义。本文欲以芘为荧光探针、以二苯甲酮为猝灭剂,研究用稳态荧光探针法测定表面活性剂的Nm。1.7 本课
