本書以界面為主線，介紹了與氣/液、液/液、氣/固和液/固界面相關(guān)的基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)，并穿插介紹了與這些界面相關(guān)的部分分散體系，如泡沫、乳液、微乳液、溶膠等，還對(duì)表面活性分子在溶液中形成的膠束和囊泡分別進(jìn)行了介紹。我們還特別針對(duì)近年來(lái)研究較為活躍的分散體系，如納米乳液和Pickering乳液等的基本概念和進(jìn)展做了介紹；并對(duì)膠體與界面化學(xué)的基本原理在納米材料和分子組裝方面的應(yīng)用做了階段性綜述，包括氣/液界面上低維分子結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、液/液界面在微納米結(jié)構(gòu)合成和組裝中的應(yīng)用、疏水表面、液/固界面在微納米結(jié)構(gòu)的合成和薄膜的組裝等。
本書可供物理化學(xué)、材料化學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域科研人員和技術(shù)人員參考，也可作為相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生膠體與界面化學(xué)課程的參考書。
全新的編寫體系，既講述膠體與界面化學(xué)基本原理，又涉及到這些基本原理在尖端科技，特別是納米科技上應(yīng)用。充分反映當(dāng)代膠體與界面化學(xué)的全新學(xué)科面貌和知識(shí)體系。明顯區(qū)別于市場(chǎng)上已有同類書籍。
膠體與界面化學(xué)是研究分散體系的物理化學(xué)性質(zhì)和界面現(xiàn)象的科學(xué)，其基本原理和基礎(chǔ)知識(shí)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中一直有極為廣泛和重要的應(yīng)用。特別是近年來(lái)，膠體與界面化學(xué)在納米材料化學(xué)和分子化學(xué)等新興的交叉學(xué)科的發(fā)展中也起到了重要作用。筆者自2004年起擔(dān)任研究生專業(yè)課“膠體與界面”的教學(xué)工作，自2005年起擔(dān)任研究生選修課“微納米材料的膠體化學(xué)制備方法”的教學(xué)工作。本書基本上是在筆者為這兩門課編寫的講義的基礎(chǔ)上綜合而成的。另外，孫德軍教授編寫了第六章，郝京誠(chéng)教授編寫了第七章。
本書是以界面為主線編寫的，依次介紹氣/液界面、液/液界面、氣/固界面和液/固界面的基本知識(shí)及應(yīng)用。由于固/固界面在膠體與界面化學(xué)中應(yīng)用較少，故不介紹。與某一界面相關(guān)的膠體體系，如包括泡沫、膠束、乳液、囊泡和溶膠，分別在介紹完相應(yīng)的界面之后再加以說(shuō)明。本書特別注意到膠體與界面化學(xué)的新發(fā)展，如膠束理論、納米乳液、無(wú)鹽囊泡、氣/液界面上的吸附動(dòng)力學(xué)等，并注意到膠體與界面化學(xué)的基本原理在分子組裝和微納米結(jié)構(gòu)合成和組裝中的應(yīng)用，分別根據(jù)文獻(xiàn)進(jìn)行了編寫。盡管膠體與界面化學(xué)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有重要應(yīng)用，但由于許多參考書都對(duì)此做過(guò)詳盡的介紹，故本書基本上不涉及這部分內(nèi)容。
在編寫過(guò)程中，主要參考了很多相關(guān)參考文獻(xiàn)，恕不一一列出。另外，還參閱了國(guó)內(nèi)外同行所做的大量的相關(guān)研究論文。由于編者學(xué)識(shí)有限，假如沒(méi)有能夠準(zhǔn)確理解文獻(xiàn)作者深邃的學(xué)術(shù)思想，并有所曲解，懇請(qǐng)諒解并批評(píng)指正。
由于本書是以講義為基礎(chǔ)編寫的，因此，有些章節(jié)難免有些冗長(zhǎng)、啰唆，還望讀者諒解。由于編者學(xué)識(shí)有限，特別是有些研究領(lǐng)域編者并未過(guò)多涉及，難免有理解不到之處，希望讀者不吝賜教。
衷心感謝化學(xué)工業(yè)出版社對(duì)本書出版所給予的大力支持，感謝著名膠體化學(xué)家楊孔章教授對(duì)本書的編寫給予了熱情鼓勵(lì)、支持及提出了有益的建議。馮緒勝教授在編寫過(guò)程中參與了部分章節(jié)的討論，并通讀了全稿；研究生童坤和徐文龍同學(xué)也給予了很多幫助，在此一并致謝。
擱筆之時(shí)也難免有些遺憾。比如凝膠，特別是小分子形成的分子凝膠已經(jīng)成為膠體與界面化學(xué)和軟物質(zhì)科學(xué)的研究熱點(diǎn)，但編者對(duì)此均尚未涉足，不敢貿(mào)然動(dòng)筆，只好作罷。溶膠凝膠法制備納米結(jié)構(gòu)材料及溶液中分子的組裝等方面，文獻(xiàn)浩繁，編者也沒(méi)有充分的時(shí)間和精力進(jìn)行總結(jié)，但無(wú)疑這些也是膠體與界面化學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，而且近年來(lái)取得了很大的進(jìn)展。膠體與界面科學(xué)與分子科學(xué)和納米材料科學(xué)的聯(lián)系越來(lái)越緊密，祝愿膠體與界面化學(xué)有更大的發(fā)展。
劉洪國(guó)
2016年6月于山東大學(xué)
劉洪國(guó)，教授，博士生導(dǎo)師。迄今研究領(lǐng)域涉及到熱化學(xué)、熱分析、稀土配合物/聚合物復(fù)合發(fā)光材料、界面上有序分子膜、界面上納米結(jié)構(gòu)材料的制備和性能等研究領(lǐng)域。
第一章緒論
一、膠體001
二、界面003
三、膠體化學(xué)與界面化學(xué)的關(guān)系003
四、膠體與界面化學(xué)的研究?jī)?nèi)容004
五、膠體與界面化學(xué)的應(yīng)用及研究意義004
第二章氣/液界面
第一節(jié)純液體的表面現(xiàn)象005
一、表面和界面005
二、表面張力和表面自由能005
三、彎曲液面下的附加壓力/毛細(xì)現(xiàn)象012
四、彎曲液面下的飽和蒸汽壓016
五、液體表面張力的測(cè)定019
第二節(jié)溶液表面021
一、溶液的表面張力021
二、溶液表面的吸附025
三、溶液表面吸附層的狀態(tài)方程033
四、吸附過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)039
五、吸附過(guò)程動(dòng)力學(xué)040
六、表面吸附層的狀態(tài)及Gibbs吸附膜046
第三節(jié)氣/液界面上形成的不溶物單分子膜及LangmuirBlodgett（LB）膜047
一、Langmuir單層膜及LB膜的基本知識(shí)047
二、Langmuir單層膜和LB膜的研究歷史052
三、Langmuir單層膜的各種狀態(tài)052
四、單分子膜中的化學(xué)反應(yīng)054
五、混合單分子膜或復(fù)合單分子膜056
六、Langmuir單層膜和LB膜技術(shù)的應(yīng)用056
參考文獻(xiàn)070
第三章泡沫
第一節(jié)皂膜073
一、皂膜的穩(wěn)定性073
二、皂膜的形狀及顏色075
三、皂膜的排液和破裂075
第二節(jié)泡沫075
一、定義075
二、形成076
三、多面體泡沫的結(jié)構(gòu)077
四、泡沫的穩(wěn)定性079
五、起泡劑和消泡劑079
參考文獻(xiàn)080
第四章液/液界面
第一節(jié)分子間力和長(zhǎng)程力081
一、分子間力081
二、長(zhǎng)程力085
第二節(jié)液/液界面張力087
一、一種液體在另一種液體上的展開(kāi)087
二、液/液界面張力088
第三節(jié)液/液界面吸附093
一、Gibbs吸附公式和吸附等溫線093
二、液/液界面的吸附對(duì)界面張力的影響095
第四節(jié)液/液界面在微納米結(jié)構(gòu)合成和組裝中的應(yīng)用097
一、液/液界面的特點(diǎn)和性質(zhì)097
二、通過(guò)界面反應(yīng)來(lái)制備微納米結(jié)構(gòu)及薄膜099
三、液/液界面上微納米結(jié)構(gòu)的組裝101
參考文獻(xiàn)107
第五章膠束/反膠束
第一節(jié)膠束的基本概念110
一、膠束的概念110
二、膠束的形成110
三、膠束的基本特征110
第二節(jié)膠束形成的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)111
一、質(zhì)量作用模型111
二、相分離模型112
三、從化學(xué)勢(shì)出發(fā)判斷膠束的形成113
四、ΔfGm＜0的微觀分析113
第三節(jié)膠束的結(jié)構(gòu)113
第四節(jié)膠束的增溶作用和膠束催化118
一、增溶作用118
二、膠束催化118
第五節(jié)膠束在納米結(jié)構(gòu)材料制備中的應(yīng)用118
一、提供納米粒子形成的微環(huán)境119
二、作為納米粒子或者納米結(jié)構(gòu)形成的模板119
三、作為介孔材料合成的模板120
參考文獻(xiàn)123
第六章乳狀液與微乳液
第一節(jié)乳狀液與微乳液125
一、乳狀液125
二、微乳狀液126
第二節(jié)納米乳液133
一、納米乳液的制備135
二、納米乳液的穩(wěn)定性138
三、納米乳液與微乳液140
第三節(jié)Pickering乳液141
一、顆粒在液/液界面上的吸附與組裝142
二、Pickering乳液的穩(wěn)定機(jī)理143
三、Pickering乳液性質(zhì)的影響因素146
四、Pickering乳液在材料制備中的應(yīng)用151
參考文獻(xiàn)153
第七章囊泡
第一節(jié)概述156
一、囊泡的結(jié)構(gòu)156
二、反相囊泡157
三、脂質(zhì)體158
四、雙分子層158
第二節(jié)囊泡的制備方法及體系158
一、陰/陽(yáng)離子表面活性劑混合體系158
二、無(wú)鹽陰/陽(yáng)離子表面活性劑混合體系159
第三節(jié)囊泡形成的理論預(yù)測(cè)161
第四節(jié)囊泡的穩(wěn)定性162
第五節(jié)囊泡形成動(dòng)力學(xué)167
一、囊泡在外加能量的情況下由平面層狀相或海綿相轉(zhuǎn)變而成167
二、囊泡由膠束自發(fā)形成168
第六節(jié)囊泡的表征手段169
第七節(jié)囊泡的應(yīng)用173
一、微反應(yīng)器和軟模板173
二、藥物載體174
三、生物膜模型174
參考文獻(xiàn)175
第八章氣/固界面
第一節(jié)固體的表面177
一、固體的表面狀態(tài)177
二、固體的表面張力和表面自由能181
三、測(cè)定固體表面組成和結(jié)構(gòu)的方法183
第二節(jié)氣/固界面上的吸附的基本知識(shí)184
第三節(jié)氣/固界面吸附的動(dòng)力學(xué)處理189
一、化學(xué)吸附189
二、物理吸附194
第四節(jié)氣/固界面吸附的熱力學(xué)處理198
一、吸附膜的表面壓198
二、吸附等溫式200
第五節(jié)位能理論或吸附勢(shì)理論202
一、色散模型202
二、極化模型203
三、位能理論的發(fā)展——厚板理論204
四、各種多分子層吸附理論的比較205
第六節(jié)氣/固界面吸附的其他問(wèn)題206
一、特征等溫線206
二、毛細(xì)凝聚206
三、吸附滯后207
參考文獻(xiàn)208
第九章液/固界面
第一節(jié)液/固界面的電性質(zhì)209
一、雙電層209
二、 定位離子和ζ電位216
三、動(dòng)電現(xiàn)象217
第二節(jié)液/固界面的吸附219
一、自非電解質(zhì)稀溶液中的吸附219
二、自非電解質(zhì)濃溶液中的吸附221
三、自電解質(zhì)溶液中的吸附223
第三節(jié)液體對(duì)固體的潤(rùn)濕作用229
一、 潤(rùn)濕與接觸角229
二、 液/液界面上固體的潤(rùn)濕現(xiàn)象240
三、 氣/液界面上膠體粒子的潤(rùn)濕性能241
第四節(jié)超疏水、超親水表面242
一、基本概念242
二、荷葉效應(yīng)243
三、超疏水原理243
四、滑動(dòng)角244
五、接觸線249
六、對(duì)Wenzel公式和Cassie公式的討論251
七、超疏水表面的準(zhǔn)備253
八、超疏水研究進(jìn)展256
第五節(jié)液/固界面在微納米結(jié)構(gòu)制備中的應(yīng)用259
一、基底表面上流電置換合成微納米結(jié)構(gòu)259
二、液/固界面特性吸附組裝微納米結(jié)構(gòu)264
參考文獻(xiàn)268
第十章溶膠
第一節(jié)膠體分散體系的制備272
一、 分散體系的形成272
二、 膠體形成過(guò)程的熱力學(xué)基礎(chǔ)273
三、 膠體形成過(guò)程的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)276
四、成核過(guò)程278
第二節(jié)膠體的穩(wěn)定與聚沉281
一、聚沉與絮凝281
二、膠體的穩(wěn)定與不穩(wěn)定因素281
三、電解質(zhì)對(duì)膠體的聚沉和穩(wěn)定作用282
四、高聚物對(duì)溶膠的穩(wěn)定和聚沉作用291
參考文獻(xiàn)295
索引296
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