摘要

在純水和二甘醇（DEG）-水二元混合物存在下，采用電導(dǎo)法、張量法和光譜法研究了咪唑基表面活性離子液體（SAIL）1-癸基-3-甲基咪唑氯化物[C10min][Cl]與陽離子表面活性劑西特里米特（CET）的相互作用。DEG的加入對(duì)所研究體系的熱力學(xué)和聚集行為有顯著影響。根據(jù)電導(dǎo)法計(jì)算了各種參數(shù)，如臨界膠束濃度（cmc）、組分1的膠束摩爾分?jǐn)?shù)X1（CET）、膠束相互作用參數(shù)β、組分1和組分2的活度系數(shù)?1和?2（SAIL）、膠束化的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯能（ΔGm0），和反離子解離度（g）。魯賓的非理想溶液理論證實(shí)了混合膠束中表面活性劑分子之間的吸引和非理想行為。通過張力測(cè)定研究，評(píng)估了不同的參數(shù)，如表面張力降低效率（pC20）、最大表面過量濃度（Γmax）、每個(gè)表面活性劑分子的最小面積（Amin）和界面處吸附ΔGad 0的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能。對(duì)于純體系和混合體系，還評(píng)估了兩親分子在膠束中的堆積參數(shù)P、疏水鏈的體積貢獻(xiàn)v及其有效長(zhǎng)度lC。形成的膠束/混合膠束具有球形幾何形狀。甲酚紅是一種陰離子染料，用作純體系和混合體系紫外-可見光譜的探針，支持SAIL在混合膠束化過程中的作用。

1.介紹

離子液體，特別是室溫離子液體，由于其許多獨(dú)特的性質(zhì)，包括可忽略的蒸汽壓，作為有毒溶劑、電化學(xué)的替代品和環(huán)境友好的替代品，以及在化學(xué)工業(yè)中用作反應(yīng)介質(zhì)，目前正受到極大的關(guān)注[1,2]。離子液體特別是表面活性離子液體（SAIL）在性質(zhì)上是兩親性的，因?yàn)樗鼈兊姆肿又屑扔杏H水部分，也有疏水部分，因此它們表現(xiàn)出良好的表面/界面活性和膠束形成。在許多研究中，傳統(tǒng)的表面活性劑與離子液體混合，表面活性劑在這些離子液體中的聚集方式與在水中的聚集方式類似，但存在一些差異。第一個(gè)區(qū)別是，大多數(shù)純離子液體的表面張力低于純水的表面張力。第二個(gè)區(qū)別是，離子液體中表面活性劑的cmc大于純水中的cmc，原因可能是與純水中表面活性劑的疏水相互作用相比，離子液體中表面活性劑之間的疏水相互作用較低[3–6]。在一些研究中，水性離子液體被用作表面活性劑溶液的溶劑[7–13]。在大多數(shù)研究中，表面活性劑的cmc取決于離子液體的濃度。還觀察到，在離子液體濃度較低時(shí)，cmc呈下降趨勢(shì)，而在較高濃度時(shí)，cmc表現(xiàn)出增加的行為[8–9]。最近報(bào)道了1-烷基-3-甲基咪唑溴化離子液體對(duì)大型水蚤的毒性和抗氧化防御系統(tǒng)活性，主要?dú)w因于高濃度的離子液體[14]及其在斑馬魚氧化應(yīng)激和DNA損傷中的作用[15]。同樣，也對(duì)大鼠的亞慢性毒性進(jìn)行了研究[16]，但只有少數(shù)研究報(bào)告了毒性作用。

十六烷基三甲基溴化銨是一種陽離子表面活性劑，由三種陽離子表面活性劑（十二烷基、十四烷基和十六烷基三甲基溴化銨）組合而成，其中十四烷基三甲基溴化銨按重量構(gòu)成混合物的主要組分，并表現(xiàn)為單一表面活性劑。西曲米特有著廣泛的應(yīng)用，最重要的應(yīng)用包括其作為DNA提取、金納米顆粒合成和頭發(fā)調(diào)理產(chǎn)品的緩沖液[17]。除此之外，它還被用于大量抗菌活動(dòng)，因此被用于控制醫(yī)院、食品加工中的細(xì)菌感染，并作為商店和建筑物中藻類控制的有效措施[18]。

表面活性劑的混合對(duì)于工業(yè)應(yīng)用非常重要，因?yàn)楸砻婊钚詣┑幕旌显谄湮锢硇再|(zhì)上表現(xiàn)出不同的變化。這些混合系統(tǒng)在分離、去污、泡沫生成和分散技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用[19,20]。不同的工作人員研究了這些表面活性劑的行為，并通過考慮各種類型的離子/非離子表面活性劑組合，研究了它們?cè)陬^基團(tuán)之間可能的相互作用[21–23]。為了預(yù)測(cè)表面活性劑之間的分子相互作用，不同的研究人員提出了各種模型來預(yù)測(cè)兩種表面活性劑之間的協(xié)同作用，其中Clint[24]和Rubingh[25]是最常用的。Clint模型[24]用于計(jì)算混合膠束的理想cmc，而Rubingh模型[25]基于正規(guī)溶液理論解釋了混合系統(tǒng)的非理想性。

因此，牢記混合表面活性劑的上述優(yōu)點(diǎn)，已嘗試研究陽離子表面活性劑與表面活性離子液體在純水中以及在二甘醇（DEG）-水二元混合物存在下的混合膠束化，為了進(jìn)一步了解二甘醇對(duì)這些混合體系的影響。所使用的離子液體為1-癸基-3-甲基咪唑氯化物[C10min][Cl]，陽離子表面活性劑為十六烷基三胺（CET），陰離子染料為甲酚紅（CR）（方案1）。ILs在兩相均相催化過程中也有廣泛的應(yīng)用，在這些催化過程中，含有催化劑的一相與含有反應(yīng)物和產(chǎn)物的第二相完全不混溶。正如我們所知，二甘醇是一種有機(jī)溶劑，因此大多數(shù)催化反應(yīng)被認(rèn)為發(fā)生在離子液體和有機(jī)溶劑的界面[26]。

方案一.（a）1-癸基-3-甲基咪唑氯化銨（b）三甲基乙酰胺和（c）甲酚紅的分子結(jié)構(gòu)。

已經(jīng)對(duì)混合膠束化的熱力學(xué)以及二元混合物中不同表面活性劑之間的分子相互作用進(jìn)行了大量研究[27,28]。Hemmateenejad等人[29]研究了1-十二烷基-3-甲基咪唑氯化物[C12mim][Cl]和表面活性劑十二烷基三甲基氯化銨（DTAC），以便使用電導(dǎo)法比較IL和表面活性劑在甲醇-水二元溶劑中的聚集行為，他們發(fā)現(xiàn)離子液體[C12mim][Cl]在水和甲醇中形成聚集體，就像DTAC表面活性劑在水和其他介質(zhì)中形成聚集體一樣。選擇水二甘醇作為溶劑的動(dòng)機(jī)在于表面活性劑的膠束化主要取決于溶劑的性質(zhì)，而共溶劑的加入影響溶劑的極性和溶劑的微環(huán)境。聚乙二醇（PEG）、甘油、乙二醇、二甘醇和甘油等二醇是非水環(huán)境友好型，可用于調(diào)節(jié)許多咪唑基離子液體的物理化學(xué)性質(zhì)[30]。這些溶劑主要與水混溶，因?yàn)樗鼈兛梢耘c自身或水分子形成氫鍵。兩親分子的聚集特性可通過使用有機(jī)共溶劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)樗鼈兙哂胁煌男再|(zhì)，即：。，與水相比，低介電常數(shù)、低內(nèi)聚能和相當(dāng)少的氫鍵能力[31,32]。在存在有機(jī)共溶劑的情況下，烴鏈的溶劑恐懼性降低，從而延遲聚集過程[33]。