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(yáng)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(guò)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(guò)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(jiàn)光譜的探針，支持SAIL在混合膠束化過(guò)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(yú)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(yáng)離子表面活性劑，由三種陽(yáng)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(guò)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(lái)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(yáng)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(yáng)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(guò)程中也有廣泛的應(yīng)用，在這些催化過(guò)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(guò)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(guò)程[33]。