近期，江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院蔣建中教授團(tuán)隊(duì)在功能型表面活性劑的研究方面取得突破性進(jìn)展，在Angewandte Chemie International Edition上以Hot Paper形式發(fā)表重要學(xué)術(shù)論文：“Smart Emulsions Stabilized by a Multi-headgroup Surfactant Tolerant to High Concentrations of Acids and Salts（Angew.Chem.Int.Ed.,2023, e202310743,10.1002/anie.202310743）”。該論文的第一作者為2020級(jí)博士生張婉晴，通訊作者為蔣建中教授。
研究目的:
乳狀液廣泛應(yīng)用在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域，然而乳狀液的穩(wěn)定性常常受到體系中的酸堿或者鹽含量的影響。在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合中，如油田開采、強(qiáng)酸性廢水處理等領(lǐng)域，往往存在強(qiáng)酸、高鹽、或者強(qiáng)酸與高鹽同時(shí)存在的情況，從而造成乳狀液的穩(wěn)定性下降或者破乳。如何使乳狀液在強(qiáng)酸、高鹽等苛刻條件下保持長時(shí)間穩(wěn)定是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。
研究成果:
在前期研究基礎(chǔ)上（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11793-11798、Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202210050），江南大學(xué)蔣建中教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種新型表面活性劑(C3H7-N(C10COONa)2,di-UAPAba)，該表面活性劑在不同pH值下能夠在陽離子型、兩性型、陰離子型結(jié)構(gòu)間發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變。di-UAPAba能夠在強(qiáng)酸條件(pH=2)下單獨(dú)或者與微量的親水性二氧化硅顆粒協(xié)同獲得穩(wěn)定的乳狀液，di-UAPAba的濃度可以低至0.001 mM。而且該體系對(duì)于不同的油相（烷烴、芳香烴、酯類、硅油等）、不同的酸（鹽酸、硫酸、硝酸）均具有良好的普適性。然而常規(guī)表面活性劑(如CTAB、SDS、Tween80等)在強(qiáng)酸條件下(pH≤2)均不能獲得穩(wěn)定的乳狀液。
此外，作者還發(fā)現(xiàn)在強(qiáng)酸環(huán)境下繼續(xù)添加高濃度鹽（例如[NaCl]≥ 3M）后乳狀液的穩(wěn)定性反而大幅提高，此時(shí)乳狀液的類型從低粘度的oil-in-dispersion(OID)乳液轉(zhuǎn)變?yōu)楦哒扯鹊腜ickering乳液。添加其他不同價(jià)態(tài)的鹽（CaCl2、FeCl3、Na2SO4）也具有類似的現(xiàn)象。
同時(shí)，由于di-UAPAc具有pH響應(yīng)性能，該乳液體系不僅能夠利用pH可逆調(diào)控乳化/破乳過程，而且能夠?qū)崿F(xiàn)OID乳液和Pickering乳液之間的可逆轉(zhuǎn)換，從而可以精確調(diào)控乳狀液的性能，如穩(wěn)定性、粘度、粒徑等。
研究意義:
作者詳細(xì)研究了上述機(jī)理，相關(guān)研究成果豐富了在強(qiáng)酸以及高鹽等苛刻體系中的乳狀液穩(wěn)定機(jī)理，為功能型表面活性劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一種新思路。英國Hull大學(xué)Bernard P. Binks和江南大學(xué)崔正剛教授對(duì)論文的修改提出了寶貴的建議，上述工作得到了國家自然科學(xué)基金（21872064）和江蘇省青藍(lán)工程中青年學(xué)術(shù)帶頭人等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接: http://doi.org/10.1002/anie.202310743
來源：化young年華
