納米限域下n-C12-C16,C16-C18,C16相變行為的研究.pdf

1、多孔材料中納米限域下正烷烴的相行為受尺寸效應(yīng)，界面作用和孔道構(gòu)型的影響顯著?？變?nèi)正烷烴的存在狀態(tài)、相變溫度和相變焓隨尺寸，孔壁作用，孔道結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律是理解納米限域下正烷烴熱力學(xué)性質(zhì)的重點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)使用系列孔徑的純硅基(SBA-15，KIT-6)、碳質(zhì)孔壁C/SBA-15有序介孔材料及可控孔徑玻璃(CPGs)為吸附劑，使孔壁與有機(jī)分子之間形成弱、中等及強(qiáng)相互作用模式。以低溫DSC量熱法為基本手段，研究3-300nm有序多孔內(nèi)單、雙組分正烷

2、烴的熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)及相變焓隨孔徑、孔道構(gòu)型、孔壁組成的變化規(guī)律。結(jié)合XRD分析，推斷可凍結(jié)正烷烴的晶型，確定各種界面作用下熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)及其焓變與尺寸關(guān)系的模型;研究常規(guī)完全互溶、低共熔物吸附于3nm至微米尺寸孔道中的有機(jī)介觀體系相行為，考察各種尺寸及界面作用下，介觀二元相圖演化至常規(guī)相圖的規(guī)律。本研究為理解低維液體性質(zhì)，吸附、冷凝、結(jié)晶、納米藥物的運(yùn)輸及納米材料制備等研究提供熱力學(xué)基礎(chǔ)。本實(shí)驗(yàn)的主要工作如下:
　　(1)使用差示掃描

3、量熱儀(DSC)進(jìn)行了正十二烷-正十六烷（n-C12H26-C16H34，C12-C16）二元體系常規(guī)狀態(tài)和吸附在SBA-15(3.8，9.5，17.2 nm)孔內(nèi)的相行為研究。通過(guò)熱分析發(fā)現(xiàn)，常規(guī)C12-C16體系屬于部分混溶體系;納米限域下，C12-C16兩元體系相行為與常規(guī)體系有明顯差異。與其它碳鏈差異為兩個(gè)碳或以下的正烷烴兩元體系相比，C12-C16體系的相變行為不管是常規(guī)狀態(tài)還是納米限域下都發(fā)生了很大的變化。這些新的相變行為可

4、以歸結(jié)于納米限域效應(yīng)和鏈長(zhǎng)差異的影響。
　　(2)使用DSC和可控溫的X射線粉末衍射儀(XRD)測(cè)量并繪制正十六烷-正十八烷（n-C16H34-C18H38，C16-C18）兩元體系常規(guī)以及吸附在可控多孔玻璃(CPG)中的固-液相圖。通過(guò)XRD結(jié)果分析，在小孔CPG(8.1 nm)中正烷烴分子排列以二維(2D)結(jié)構(gòu)為主。然而，在大孔徑CPG（300nm）中，正烷烴分子層間和鏈間的排列都在一定程度上保持著規(guī)整的結(jié)構(gòu)。這些新的現(xiàn)象可能

5、是由于孔材料的尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)所引起的。
　　(3)本實(shí)驗(yàn)主要探究了納米限域下偶數(shù)碳正十六烷(n-C16H34，C16)在不同孔材料中的相變行為。通過(guò)DSC和XRD測(cè)量了C16吸附在SBA-15(7.8，17.2 nm)，CPG(8.1，300nm)，C-SBA-15(15.6 nm)（碳壁）和KIT-6(8.6 nm)中的升降溫相變順序。孔內(nèi)C16的熔點(diǎn)根據(jù)孔徑、孔壁特性、孔壁極性的差異發(fā)生不同程度的下降。在CPG(300 n