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硬脂酸和十八胺混合分子的制备 lagote技术是一种具有70多年历史的分子组件技术，可以从分子规模上设计和控制。同时，它也是研究分子在气-水界面中的分子行为和分子间相互作用的重要手段。酸碱反应是反应中的基本反应。在溶液中，碱性反应通常可以快速进行，但关于酸反应在气-水界面中的反应研究很少。近年来，尽管在理论研究和应用方面的应用研究都是热点，但硬脂酸和18胺是两种典型的可形成langore膜的表面活性剂。在溶液中，硬脂酸c17ho和18胺c18nh2通常会立即产生酸反应，并产生有机盐c17ho3。本文件的目标是在没有破膜的情况下研究这两种酸是否被用作单分子膜的异质子转移。在本文中，我们使用了红色技术来研究这一系统的质子传输。 1 实验部分 1.1 试剂 硬脂酸(SA),Sigma公司;十八胺(ODA)Sigma公司,三氯甲烷;分析纯.亚相为去离子水在经过二次蒸馏处理得到的高纯水. 1.2 基本处理 实验所用的氟化钙的清洗方法:将基底依次在三氯甲烷、无水乙醇、高纯水中超声清洗10 min. 1.3 b膜系统操作 LB膜的制备是在芬兰产KSV-5000型LB膜机上完成的,电脑控制操作;红外光谱仪采用德国产布鲁克IFS/66V型,使用的检测器为MCT检测器,扫描累加次数为1 024次 1.4 八酸十八胺盐lb膜的制备 我们用两种不同方法制备含硬脂酸和十八胺的LB膜.第1种方法是把含等摩尔量硬脂酸和十八胺的氯仿溶液铺展在超纯水亚相上,待氯仿挥发后,挡板匀速挤压水面形成单分子膜,然后保持膜压为20 mNm-1,转移Langmuir膜到CaF2基片上,形成十八酸十八胺盐LB膜.第2种方法是用3个挡板把KSV-5000LB槽的水面上分为2个独立的部分,区域1和区域2.然后把浓度为2×10-3mol L-1的硬脂酸的氯仿溶液滴加到区域一形成单分子膜,而等量的十八胺在区域2形成单分子膜.待挥发15 min后,撤出中间的隔离板,使硬脂酸膜与十八胺膜混合(混合时间分别为0,10,60 min).然后两端的两个挡板立即匀速挤压水面,达到膜压20 mNm-1,转移Langmuir膜到CaF2基片上,形成十八酸十八胺的混合LB膜. 2 硬脂酸与十八胺的相互作用 图1(a)为用第1种方法制备的硬脂酸十八胺盐的单层LB膜的红外光谱.图1(b)为用第2种方法制备的等量硬脂酸单层与十八胺单层混合的LB膜红外光谱.表1列出图1(a)和图1(b)的各个峰的位置和峰的归属.值得指出的是,两种方法制备的LB膜其长碳链都是高度有序的.CH2反对称和对称伸缩振动出现在2 917和2 848 cm-1处.这说明LB膜中硬脂酸和十八胺的长碳链相邻的CH2间都呈全反式构象,即所谓的Trans-zigzag现象.另外由于体系的pH值为6.2,这时十八胺是完全电离的.因此我们只能从羧酸官能团考虑硬脂酸和十八胺的相互作用.图1(a)未出现羧酸的羰基振动峰(1 700 cm-1)附近,这说明LB膜中没有游离的硬脂酸组分,在氯仿溶液中硬脂酸和十八胺之间发生了质子转移,两者之间的酸碱反应也进行的比较彻底.与上述情况不同的是,在图1(b)中未出现羧酸根(1 410 cm-1)的伸缩振动峰.以上结果说明在气-水界面上,硬脂酸单层与十八胺单层之间基本上没有发生质子的转移.硬脂酸单层是由硬脂酸的畴(Domains)组成的,十八胺的单层是由十八胺的畴组成的. 通过图2可以详尽的讨论这两种畴是如何发生作用的. 图2是用第二种方法制备的混合LB膜在不同混合时间的红外光谱图,波长范围为1 350～1 800.从图中可以看到当硬脂酸膜与十八胺混合时间为0 min时,光谱在1 730 cm-1出现强峰.这个峰为游离羧酸的特征峰.随着混合时间的增多,该峰的强度减弱,同时羧酸根(1 410 cm-1)的对称伸缩峰的强度随着混合时间的增强而增多.同时在氢化的羧酸的伸缩振动峰的强度也随着时间而增强.这说明即使混合了1 h大多数硬脂酸分子仍以单分子膜的形式存在,只有一部分跟十八胺发生反应,还有一部分和周围的羧酸分子通过氢键结合.硬脂酸的畴与十八胺的畴之间的边界会发生酸碱质子交换反应,但该反应只限制在畴的边缘反应,而畴的内部的酸或胺基本保持不变,这可以说明在气-水界面上硬脂酸单分子膜和十八胺单分子膜是不互容的. 3 酸、胺的混合 本文分别制备了有机盐和十八胺硬脂酸的混合LB膜,通过红外光谱研究证明:十八胺和硬脂酸在氯仿溶液中极易发生质子交换.但是硬脂酸单分子膜与十八胺单分子膜之间的边界很难发生酸碱质子交换反应,若只限制在畴的边缘反应,而畴的内部的酸或胺基本保持不变.