ACMP 凝聚态物理的进步 1687 - 8124 1687 - 8108 Hindawi出版公司 174786年 10.1155 / 2011/174786 174786年 研究文章 的影响 CuCl 2 易溶的液体结晶行为的非水溶剂和水介质 舒克拉 拉维K。 蕾娜 K·K。 野生的 奈杰尔 材料研究实验室 物理与材料科学学院 塔帕尔大学 邦147004 印度 thapar.edu 2011年 30. 06 2011年 2011年 06 03 2011年 29日 05年 2011年 09年 06 2011年 2011年 版权©2011拉维·k·舒克拉和k·k·蕾娜。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

不同掺杂浓度的影响( x ) CuCl 2 阳离子型表面活性剂的聚集行为的非水溶剂和水介质进行调查。混合和纯易溶的液体结晶LLC阶段出现在非水溶剂和水三元混合物由于快速淬火工艺特征,然后通过偏振光学显微镜和x射线衍射技术。这些三元材料参数对应于非水溶剂和水混合物进行评估的机制推导部队负责修改采用金属盐的存在。

 1。介绍

溶致液晶(llc)的子集有机软材料,自组装的两亲性分子的聚合水和非水的域。他们合成取决于胶束化、反应介质、热力学平衡,反离子效应,优化表面积头组和烷基链长( 1]。这些物理化学条件可以调到工程师新的自组装结构,表现出不同寻常的物理特性,使他们为著名的材料为各种应用程序。胶束的聚集行为在水介质是有据可查的关键领域的文献和利用生物学、化妆品、制药和作为软模板工程师功能性纳米材料( 2- - - - - - 4]。新型的三元系统水、盐和表面活性剂(WSS)合成和促进改性介孔的发展特征,通过自组装介孔材料的离子和非离子两亲性分子( 3- - - - - - 9]。他们可以提供监禁的明确命令几何即使在低浓度的金属离子,更好地控制形状和大小与更高的收益率( 10- - - - - - 13]。然而,由于缺乏稳定的金属更高密度和蒸发的水从媒体内容,这些系统不能用于工业应用( 14]。

非水溶剂被发现克服这样的问题,因为他们拥有凝聚力能源、介电常数和初始化胶束形成氢键能力,因此生产无水或缺水的稳定采用(软模板)。雷( 15)首先研究了十二烷基溴化吡啶的胶束聚合(C12PBr)和十四烷基三甲基溴化铵(C14在乙二醇选项卡)。后,埃文斯和同事报道了层状液晶相形成脂质在ethylammonium硝酸(EAN) [ 16, 17]。一致的这一领域的发展,N-alkylpyridinium立方阶段表面活性剂在非水溶剂中报道了EAN Bleasdale et al。 18]。自组装的非离子聚氧乙烯烷基醚表面活性剂在EAN溶致液晶和其他系统据报道( 19- - - - - - 22]。最近,我们报道的聚合行为非水溶剂的氯化十六烷基吡啶(乙二醇)生产混合(六角+片状)和纯片状LLC采用较低和较高的浓度,分别为( 23]。

在这种沟通中,我们报告CuCl过渡金属盐的影响2在大分子层状相的二进制(CpCl-EG (40: 60 wt %)]系统在非水溶剂和水介质。我们为他们理解包装胶束行为和负责表面活性剂分子的自组装的驱动力。此外,电导率的非水溶剂三元混合物含有金属盐含量 x = 0 , 2 , 和 4 wt %已被调查。

 2。实验

氯化十六烷基吡啶(C21H38NCl)默克公司99%纯度),质子溶剂乙二醇(EG) (SD精细化学品,99%纯度)和氯化铜(CuCl过渡金属盐2)(珞巴化学纯度99%)作为收到。二元混合物(CpCl:如)是由溶解适量的CpCl乙二醇(40:60 wt %)通过几个加热和冷却循环之间的融化和室温紧随其后的是声波降解法(37千赫)表面活性剂材料的熔点附近1小时以确保同质性。

非水溶剂三元混合物的CpCl: CuCl2:如由溶解CpCl适量的乙二醇以及不同浓度的经颅磁刺激( x = 1、2 , 4、5 , 6 , 和 10 wt %)。由此产生的混合物被加热均质样品的熔点在一个密封的玻璃小瓶紧随其后的是声波降解法在高温1小时。类似的过程是用来准备CpCl: CuCl2:H2O系统。非水溶剂三元混合物的2和4 wt %浓度(立方棒)是用蒸馏水和乙醇分离出立方棒从大分子模板。

准备的样本之间填充清洗玻璃幻灯片,然后放在一个温度控制热阶段(Linkam TP 94和三卤甲烷600)在±0.1°C温度精度安装在偏光显微镜(奥林巴斯BX-51P)阶段。x射线衍射(XRD)模式的软物质样本扫描的衍射图(飞利浦XPERT-PRO MPD)使用铜k α辐射源和模式都被记录下来 2 θ = 1 - 10°范围。扫描电子显微镜(SEM)纹理通过SEM广达电脑记录,200范(FEG和荷兰)。热力学行为调查使用差示扫描量热计(DSC模型LINSEIS l - 63)与加热@ 5度/分钟。这些系统的导电性被RCL评估计(侥幸模型点6306)。

 3所示。结果与讨论 3.1。形态和结构分析 3.1.1。非水介质

光学纹理的准备、淬火和年龄,金属salt-doped非水溶剂三元混合物( x = 1、2 , 4、5 , 6 , 和 10 wt %)记录在室温下如图 1(一)。我们注意到没有,准备订购的混合物。它反映了缺乏在不同浓度液体结晶度明显从图 1(一)(1)上校。然而,三元混合物自发达到某种程度的排序在淬火从各向同性到室温。我们注意到系统 x = 1 , 2、4 , 和 5 wt %掺杂浓度显示扇状的质地虽然中断焦锥和树突几何出现在 x = 6 和10 wt %。对这些系统的结构信息进行进一步的探索,进行了x射线衍射测量。这些三元非水溶剂混合物的衍射图呈现在图 2(一个),而他们的 d 间距和(hkl)反射表中列出 1。四个衍射线被注意到 x = 2 wt %,最后三行可以被索引(001)、(002)和(003)反射的层状采用虽然第一个峰值与六角相匹配。峰观察到 x = 4 wt % 1: √ 3 : √ 4 : √ 7 : √ 9 比,六角中间相的反射特征。在 x = 1 和5 wt %,衍射峰没有被发现在这些集中反映出缺乏流动性的结晶度。衍射峰观察到 x = 6 %索引作为层状中间相的反射。然而,在 x = 10 wt %系统、衍射定义良好的高度强烈的山峰索引(001)、(002)和(003)面分层的层状相图 2(一个)。有趣的是,一些立方棒,收获扇状节点的质地,还发现在2和4 wt %浓度。我们认为,这样的秩序井然的立方棒的生长 x = 2 和 4 wt %液体结晶一部分归因于监禁释放金属离子的中间相。在吡啶盐以下平衡的存在 C 21 H 38 NCl ⟶ C 21 H 37 N + 盐酸 在CuCl的存在2盐固体复杂的分离 C 21 H 37 N + CuCl 2 ⟶ C 21 H 37 N × CuCl 2 由此产生的系统是一个复杂的混合物的易溶的液体和固体系统。同样应该观察CuCl的浓度更高2,但可能在非常小的固体分离聚合不限制变成更大的晶体。

d 间距值和(hkl)飞机从XRD (a)的模式获得无水的三元混合物(b)水三元混合物。

2 wt % 4 wt % 6 wt % 10 wt %
d 间隔一个 (hkl) d 间隔一个 (hkl) d 间隔一个 (hkl) d 间隔一个 (hkl)
30.65952 * 26.92937 10 10.42664 003年 30.56 001年
27.05235 001年 15.51670 11 - - - - - - - - - - - - 15.5491 002年
13.85762 002年 13.81812 20. - - - - - - - - - - - - 10.41412 003年
9.32170 003年 10.41088 21 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - 9.28521 30. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
1 wt % 2 wt % 4 wt %
d 间隔一个 (hkl) d 间隔一个 (hkl) d 间隔一个 (hkl)
26.98537 110年 38.87693 10 15.71157 10
19.53447 210年 27.29848 11 13.77588 11
13.81599 20. 13.75712 20. 10.35145 20.
10.44494 21 11.32786 21 9.62659 21
9.30052 30. 10.37896 30. - - - - - - - - - - - -

新鲜的光学结构(1)上校,淬火(col . 2),和(3)上校岁非水溶剂三元混合物在金属盐比1,2,4,5,6,和10 wt %,分别。新鲜的光学结构(1)上校,淬火(col . 2),和(3)上校岁水三元混合金属盐比1,2,4,5,6,和10 wt %,分别。

淬火三元混合物的XRD概要文件有金属盐比1,2,4,5,6,和10 wt % (a)非水溶剂(b)水介质,分别。

中间相的起源在非水溶剂混合物归因于两亲性和反离子的自组织附近的solvophobic交互和静电的力量。结构研究推断出,在金属盐浓度低、无序化系统中欠强吸引力的静电相互作用 Cl - - - - - - 离子和带正电的头组。增长的要求采用 x = 4 wt %可以对应的增加数量的盐离子的聚合附近的带正电的亲水冠头组,这当然提高疏水链之间的斥力(因为增加的亲水性皇冠的曲率),从而导致成六角相比分层的层状中间相。老化效应研究了这些三元系统描述了六角片状过渡到4 wt %浓度;然而,层状相仍然保存在更高浓度的人物 1(一)(Col。3)。立方棒因此收获在焦圆锥的节点最终成为免费从液体结晶半个随着时间的推移,系统发生相变。获得的扫描电子显微照片棒呈现在图 1(1.1)。

lamellar-hexagonal-lamellar过渡的模型结构和结构的观察研究如图 3。值得强调说,这种转变在这些系统欠的起伏界面。

插图lamellar-hexagonal-lamellar过渡的非水溶剂三元混合物。

 3.1.2。水介质

刚做好的显微图,淬火,享年水三元混合物呈现在图 1 (b)。我们注意到好系统没有显示任何命令结构推断缺乏流动性的结晶度图 1 (b)(1)上校。同时,淬火(各向同性室温)促进发展的有序的粉丝喜欢纹理 x = 1、4 wt %虽然没有看到有序结构2,5,6,10 wt %,(2)上校图所示 1 (b)。为了确定我们的有效性形态学观察,x射线衍射测量。观察到的XRD的水三元混合物在图中所示 2 (b)和相应的 d 值列在下表中 1。五个衍射峰注意到 x = 1 wt %,索引的反射立方阶段{(110)和(210)}和六角LLC)阶段。衍射峰, x = 2 4 wt %对应10,11日,20日,21日和30 2 d平面六角LLC的阶段。液晶被发现失踪 x = 5、6 , 和 10 wt %,没有观察到衍射。缺乏流动性的结晶度更高 x 穷人可能欠金属盐的溶解度。采用水媒体中观察到稳定的作为时间的函数,并没有注意到在光学结构重大变化在任何浓度明显从图 1 (b)(Col。3)。

 3.2。热力学因素

热力学反应研究了非水和水的三元混合物在宽温度范围内的30°C - 120°C以确定其热参数与稳定。观察到的挂式和吸热峰提出了非水溶剂和水三元混合物的数据 4(一)和 4 (b)分别。放热曲线观察到的在较低 x (1、2和4 wt %)表示成核的有序结构,如图 4(一)温度范围的35°50°C。这些混合物的转变温度逐渐增加 x = 6 wt %下降在上升 x 值。转变温度的偏差与金属盐含量的增加在这些系统可能依赖于LLC阶段的顺序(事实上,高度有序的几何图形需要比这更高的热能转换期间的命令)。恒温动物注意到在高温度范围65°C - 80°C对应父两亲性分子的融化。我们观察到在27°C (±3°C)减少过渡对纯粹的系统。

DSC的三元混合物在金属盐比1,2,4,5,6,和10 wt % (a)非水溶剂(b)水介质,分别。

图 4 (b)显示了DSC谱水三元混合物的概要文件。我们注意到分散的转变温度矩阵转移到较低的值(介于33°C-37°C)比纯LC矩阵(42°C)在低温地区。同样,这些三元混合物的吸热峰出现在高温地区(65°C - 80°C)代表的融化表面活性剂分子。一个小的改变( ≈5°C)到更高的各向异性与各向同性转变已经注意到分散的样本。

熵(Δ 年代)计算出这些无序和融化过渡的非水溶剂和水三元混合物中列出表 2。熵的变化为非水溶剂和水介质对应障碍转换(在低温地区)如图 5(一个)。非水溶剂混合物的熵在这个温度区域被发现在较低 x 与的变化,逐渐增加 x 和达到最大值 x = 6 wt %,而系统 x = 10 wt %显示Δ的大小减少 年代。这种行为的熵对应order-disorder-order过渡这些系统结构的基础上考虑。的熵水三元混合物被发现高于非水溶剂混合,不显示任何常规趋势如图 5(一个)。我们注意到熵较低较低 x 。

热力学参数计算的基础上DSC概要(a)无水的三元混合物(b)水三元混合物。

浓度 x (wt %) 阶段 无序化温度(°C) 焓(Δ H) 熵(Δ 年代) 熔化温度(°C) 焓(Δ H) 熵(Δ 年代)
纯 l - - - - - - - - - - - - - - - - - - 104年 −37.5 0.3
1% 没有相 42.6 5.05 −0.118 77年 −173.9 2.26
2% H + L 42.8 8.8 −0.2 73年 −44.02 0.6
4% H 45.4 14.2 −0.3 74年 −38.49 0.5
5% 破坏 47.2 −32.43 0.6 79年 −30.42 0.3
6% 一个L高峰 48.4 −123.19 2。5 76年 −100.9 1.3
10% l 46.7 −33.35 0.7 78年 −45.39 0.5
浓度 x (wt %) 阶段 无序化温度(°C) 焓(Δ H) 熵(Δ 年代) 熔化温度(°C) 焓(Δ H) 熵(Δ 年代)
纯 没有相 42.1 −74 1.75 65年 30.04 0.4
1% 立方+ H 33.6 −22.2 0.6 76年 −777.5 10
2% 2 d H 35.1 −82.17 2。3 76年 −527.80 6.9
4% 2 d H 34.4 −63.03 1.8 74年 −600.46 8.1
5% 没有 35.6 −117.08 3.2 74年 −533.81 7.5
6% 没有 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 75年 −454.7 6.0
10% 没有 37.5 −97.59 2。6 70年 −384.4 5.4

熵的变化与金属盐浓度( x = 1、2 , 4、5 , 6 , 和 10 wt %) (a)低温地区(35°50°C) (b)温度较高区域(65°C - 80°C),分别。

图 5 (b)显示Δ的变化 年代功能金属盐浓度的水和非水介质高温度范围(65°C - 80°C)。我们观察到的程度排序是金属盐含量和温度的函数作为Δ的大小 年代转移到更高的价值。为非水溶剂三元混合熵的大小 x = 1 wt %最大,添加少量的CuCl推断2干扰系统大力。进一步的增加 x 系统的熵减少,仍然几乎不变5 wt %。同样,水三元中被发现的熵最小为纯的矩阵,而分散的金属盐产生Δ 年代。Δ没有特定的模式 年代已经观察到这些系统(熵显示最低级高 x )。很合理的说Δ的基础上 年代分析非水溶剂三元混合物更下令于水介质在较低和较高 x 。我们的热力学测量表明,在这些媒体LLC的形成阶段取决于淬火,物理化学相互作用和金属盐浓度。

 4所示。电导率测量

图 6说明了电导率的变化作为温度的函数的非水溶剂三元混合物 x = 0 , 2、4 wt %。纯的液体晶体基质金属在自然界中发现了虽然系统 x = 2 wt 从图%具有半导体性质明显 6。似乎很有道理说,这种转变归因于LLC渗透缺陷矩阵,而因此减少传导电子的平均自由程和可能发生金属半导体转变。注意,不同的子阶段被观察到在这个半导体矩阵将形态结构的变化与温度的增加显示在图中 6。在 x = 4 wt %,系统显示金属性质,这可能是由于金属盐增加密度。似乎释放金属离子在LLC矩阵不扩散矩阵而形成的集群,这增强了系统中地方剧种。

电导率的变化为纯作为温度的函数,2和4 wt %金属盐浓度在非水介质。

 5。结论

总之,我们调查的影响在聚合过渡金属盐的阳离子型表面活性剂在非水溶剂和水介质。

高度有序的混合(片状+六角),二维六角形和层状分层采用三元非水介质中观察到的在较低和较高的价值 x ;然而,发现液体结晶顺序限制在较低的金属盐含量水媒体的价值。

非水溶剂三元混合物与2和4 wt %发现金属盐含量稳定的模板,因为它促进了原位立方棒(4 - 5的增长 μ中间相的直径)。这些阶段可以利用软模板的制造各种金属和半导体材料从微观到纳米长度尺度。

量热测量显示稳定的中间相的形成在非水溶剂和水介质由于快速淬火工艺。

电导率测量暗示这种软进行矩阵的使用在许多技术应用。

确认

作者要感谢科技部(DST),印度的金融支持。审稿人的宝贵的意见和建议及时承认。

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