十六烷基三甲基溴化铵

十六烷基三甲基溴化铵（共3篇）

十六烷基三甲基溴化铵 篇1

亮绿SF ( C37H34N2Na2O9S3,Light green SF,简称LGSF)是一种浆质染色剂,属于偶氮类酸性染料,主要用于动物组织及细胞质和纤维等植物组织的染色[1]。然而,亮绿SF属于持久性难降解有机物,其不仅会对受纳水体产生较大污染,且对于生命体而言具有高毒性,研究发现其半数致死量 ( 大鼠,经口) > 2 g/kg[2]。目前国内外研究亮绿SF的方法主要包括催化氧化法[3]、光助Fenton氧化法[4]、分光光度法[5,6]等,但这些方法大多将亮绿SF作为化学探针测定其它物质或仅仅研究其在环境中的降解情况,检测亮绿SF的报道很少,且未见利用共振光散射法测定亮绿SF的文献。本文研究发现p H = 4. 10缓冲介质中,十六烷基三甲基溴化铵与亮绿SF相互作用形成离子缔合物,产生以505nm为特征峰的共振光散射( RLS) 增强信号,其RLS增强程度与亮绿SF浓度成线性关系,据此建立了痕量亮绿SF的共振散射光谱法,并将该法用于环境水样中亮绿SF的快速检测,结果令人满意。

1 实验部分

1. 1 仪器和试剂

F - 4500型荧光分光光度计,日本日立公司; AR2140电子天平,OHAUS公司。

十六烷基三甲基溴化铵( CTAB) : 1×10- 4mol / L; Na Cl溶液: 0. 5 mol/L; 亮绿SF ( Light green SF) 溶液: 1×10- 3mol / L;B - R( Britton - Robinson) 缓冲溶液,p H = 4. 10; 试剂均为分析纯,实验用水为去离子蒸馏水。

1. 2 实验方法

将1. 00 m L p H为4. 10的B - R缓冲溶液依次加入10 m L具塞比色管中,再依次加入2. 50 m L 0. 5 mol/L Na Cl溶液,配制与CTAB作用的一系列亮绿SF溶液,用去离子水定容至刻度,摇匀后测定。测定模式: 光电倍增管电压400 V,激发和发射的狭缝宽度均为10. 0 nm,于处进行同步扫描得到RLS光谱图。

2 结果与讨论

2. 1 十六烷基三甲基溴化铵 - 亮绿 SF 体 系的 RLS光谱特征

图1为十六烷基三甲基溴化铵 - 亮绿SF体系的共振散射光谱。由图1中可见当p H值为4. 10时,单独的CTAB和亮绿SF的散射光信号均比较弱,而当二者结合后,散射信号明显增强且最大散射峰位于505 nm处,增强的RLS信号强度与亮绿SF浓度成正比。由此选择505 nm波长作为读取数据点建立了测定亮绿SF的灵敏方法。

2. 2 实验条件的优化

2. 2. 1 酸度优化

考察了溶液酸 度对CTAB - 亮绿SF体系RLS光强度( ΔIRLS) 的影响。结果表明溶液p H值对单一的CTAB溶液或者亮绿SF溶液的RLS光强度影响不大,而溶液p H值对CTAB -亮绿SF体系的RLS光强度影响表明ΔIRLS在3. 79 ~ 6. 80范围内几乎稳定变化不大,但当p H为4. 10时,ΔIRLS散射强度达到最大。因此实验中选用p H = 4. 10作为最佳酸度条件。

2. 2. 2 十六烷基三甲基溴化铵浓度的影响

考察了CTAB浓度对反应体系散射光强度IRLS的影响。实验过程中p H值为4. 10,亮绿SF( 淡黄) 的摩尔浓度为3. 0×10- 5mol / L。实验结果表明: 当CTAB用量在1×10- 5mol / L时,体系的共振散射光强度幅值最大; 当CTAB浓度小于或者大于1×10- 5mol / L时,体系共振散射光强度IRLS( ΔIRLS) 都逐渐下降,故此时反应体系的最佳CTAB浓度为1×10- 5mol / L。

2. 2. 3 离子强度优化

实验还进一步考察了离子强度对CTAB - 亮绿SF体系共振散射光强度的影响。结果表明,随着Na+离子强度的增加,体系的光散射信号强度刚开始有所下降然后再逐渐增加,后又开始下降,在Na+的浓度为0. 125 mol/L时体系的光散射信号最强。因此本体系选择加入外来离子Na+其加入浓度为0. 125 mol/L。

2. 2. 4 反应时间的影响

考察了时间对该体系的共振散射光强度的影响。结果表明,CTAB与亮绿SF溶液反应后,随着时间的延长该体系的空白和样品的共振散射光强度都在逐渐增强,但其ΔIRLS却变化不大,故当配好溶液时可以立即进行测定。当时间超过四十分钟时该体系共振散射光强度异常升高,故选择在40 min内快速测定为最佳。

2. 3 分析应用

2. 3. 1 标准曲线

在最优实验条件下,按实验方法绘制了λ = 505 nm处的ΔIRLS- c标准曲线。在0. 98 ~ 75μmol / L范围内,ΔIRLS与亮绿SF浓度c有较好的线性关系,其回归方程为: ΔI = 209. 7c -347. 2,相关系数R为0. 9994,最低检出限可达97. 6 nmo L / L。

2. 3. 2 共存物质的干扰

按实验方法对3. 0×10- 5mol / L亮绿SF溶液进行测定,当相对误差为±5% 时,以下共存物质不干扰测定 ( 以待测样品倍数计) : AL3 +( 6. 7) ,Fe3 +( 200) ,Fe2 +( 40) ,K+( 20) ,Co2 +( 50) ,Cu2 +( 4 ) ,Mg2 +( 2 ) ,Ca2 +( 20 ) ,NH+4( 20 ) ,淀粉( 12. 5) ,尿素( 1. 5) ,葡萄糖( 40000) ,L - 色氨酸( 40) ,L -半胱氨酸( 133. 3) ,甘氨酸( 200) ,DL - 酪氨酸( 133. 3) 。

2. 3. 3 水样中亮绿 SF 的含量测定

取实验室自来水样1份,然后将其稀释50倍,摇匀。取3份1. 0 m L稀释水样分别于10 m L的比色管中,再加入p H =4. 10的缓冲溶液1. 0 m L,1×10- 4mol CTAB溶液1. 0 m L及0. 5mol / L Na Cl溶液2. 50 m L, 然后依次 加入浓度 为2. 0×10- 4mol / L的亮绿SF 1. 00 m L、1. 50 m L、2. 00 m L,用水稀释至刻度,摇匀。最后在F - 4500荧光光度计获得505 nm处共振散射光强度信息,计算实际水样浓度和加标回收结果,数据见表1。

注: p H = 4. 10,λ = 505 nm,ND 指未测出。

3 结 论

本工作利用CTAB与亮绿SF相互作用的共振散射增强信号建立了一种准确、简单、高灵敏度测定染料亮绿SF浓度的分析方法。该方法操作简单,试验条件温和,方法具有较好的测定精密度和可靠性。适用于水样中亮绿SF的测定。

摘要：研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和亮绿SF作用的共振散射光谱特征。结果表明:在p H=4.10缓冲介质中,十六烷基三甲基溴化铵与亮绿SF相互作用形成离子缔合物,产生以505 nm为特征峰的共振光散射(RLS)增强信号,其RLS增强程度与亮绿SF浓度成线性关系,检出限和线性范围分别为97.6 nmol/L和0.98~75μmol/L,据此建立了痕量亮绿SF的共振光散射分析方法。将方法用于水样中亮绿SF含量的快速检测,结果令人满意。

关键词：共振光散射,亮绿SF,十六烷基三甲基溴化

参考文献

[1]廖文长,蔡筱君,王敏,等.亮绿SF淡黄的合成[J].化学试剂,1995,17(3):184-185.

[2]王颖臻,丁中涛,曹秋娥.亮绿SF(淡黄)与蛋白质相互作用的光度法研究及其分析应用[J].分析试验室,2005,24(12):58-62.

[3]叶招莲,陈育红.催化氧化处理酸性染料废水[J].上海化工,2001,(23):4-6.

[4]郑怀礼,张占梅,唐鸣放,等.光助Fenton氧化反应降解染料亮绿SF[J].光谱学与光谱分析,2006,26(4):726-729.

[5]陈宗保,蔡恩钦,谢建鹰.微波消解-亮绿SF-过氧化氢体系催化动力学光度法测定铜尾矿中痕量铜(Ⅱ)[J].冶金分析,2010,30(6):54-57.

[6]谢建鹰,彭杰,何俊鸿.亮绿SF-过氧化氢催化动力学光度法测定痕量铁[J].冶金分析,2007,27(8):73-75.

十六烷基三甲基溴化铵 篇2

采用溴甲酚紫-十六烷基二甲基苄基溴化铵法测定洗涤剂工业的生产废水或生活污水中阴离子表面活性剂的含量.实验表明:适合的溶液pH为8,测定波长λmax为588nm,在十六烷基二甲基苄基溴离子质量浓度为15.0 mg/mL的.条件下,十二烷基苯磺酸钠质量浓度在0～50μg/mL范围内符合比耳定律,其摩尔吸光系数为3.48×104L/(mol・cm),该方法的相对标准偏差小于4%,试样加标平均回收率为96%～102%.该法可用于测定工业废水、河流等环境水样中的阴离子表面活性剂含量.

作 者：李来丙 彭代信 Li Laibing Peng Daixin 作者单位：李来丙,Li Laibing(湖南建材高等专科学校,精细化工教研室,湖南,衡阳,421008)

彭代信,Peng Daixin(江苏绿色树脂有限公司,江苏,南通,226000)

十六烷基三甲基溴化铵 篇3

本工作以硫酸钴为钴源, 酒石酸钾钠为络合剂, 氢氧化钠为pH调节剂, 水合肼为还原剂, 通过不添加和添加CTAB两种工艺, 采用液相还原法分别制备出菜花状钴颗粒和麦穗状钴颗粒, 并对其形成机理进行了讨论。

1 实验

1.1 实验试剂

硫酸钴 (CoSO4·7H2O) , 酒石酸钾钠 (C4H4KNaO6·4H2O) , 水合肼 (N2H4·H2O) , 氢氧化钠 (NaOH) , 十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB, C16H33 (CH3) 3NBr) , 均为分析纯。

1.2 实验原理及方法

在液相条件下, 利用具有较强还原性的水合肼还原络合态的钴离子制备钴颗粒, 化学反应方程式为:

可知, 其产物除金属钴以外均为气体, 因此可得到纯度较高的钴颗粒。实验步骤:将2.8g硫酸钴与16.8g酒石酸钾钠溶解在100mL去离子水中, 加入50mL浓度为7mol/L的氢氧化钠溶液, 得到紫色混合溶液, 称量1g CTAB加入紫色混合溶液中, 搅拌使之充分溶解。加热上述混合溶液至80℃, 加入5mL水合肼 (80%, 质量分数) 溶液, 使之与Co2+产生还原反应, 0.5h后收集反应产物, 并用去离子水反复冲洗和无水乙醇脱水, 在真空箱中干燥备用。

用QUANTA600扫描电子显微镜 (SEM) 观察反应产物的形貌, 加速电压为25kV;用Bruker D8X射线衍射仪分析样品的室温晶体结构, 扫描角度为5~65°, 靶材为MoKα (λ=0.07093nm) , 电压为50kV, 电流为30mA;用Lake Shore 7410振动样品磁强计 (VSM) 测试样品的室温静磁性能。

2 结果与讨论

2.1 钴颗粒的形貌和成分

图1为未添加和添加CTAB时制备的钴颗粒SEM形貌。如图1 (a) 所示, 未添加CTAB制备的钴颗粒粒径为10~30μm, 该结构是由从中心辐射4μm左右的棒状钴颗粒组装而成, 棒状钴颗粒则由更加细小的钴颗粒堆积而成。由图1 (b) 可知, 当添加CTAB时, 制备的钴颗粒为纳米片组装而成的结构, 进一步观察发现纳米片上又生长出厚度约为200nm的更为细小的纳米片。综上, 未添加CTAB得到的是菜花状钴颗粒, 其组装单元为棒状钴颗粒。而添加CTAB时制备的钴颗粒为麦穗状颗粒, 其组装单元为纳米片。钴颗粒EDS能谱图如图2所示。可知本实验制备的钴颗粒纯度较高。

2.2 钴颗粒的形成机理

图3为添加CTAB时穗状钴颗粒的形成机理示意图。片层结构钴颗粒的形成是反应速率与颗粒内磁场共同作用的结果, 当未添加CTAB时, 制备的钴颗粒结构单元为棒状, 而添加CTAB则得到以纳米片层为结构单元的钴颗粒, 因此可知, 表面活性剂CTAB对钴颗粒形貌有着显著的影响。作为一种阳离子表面活性剂, 在库仑力的作用下CTAB可与溶液中最初的生长单元 (Co (OH) 2) 相结合形成新的生长单元, 而这种新的生长单元在CTAB疏水性的作用下形成层状的结构, 如图3 (a) 所示。随着水合肼的加入, 溶液中形成大量的细小钴颗粒 (图3 (b) ) 。由于磁偶极矩以及磁各向异性的存在, 这些细小颗粒相互聚集成表面凹凸不平的较大钴颗粒, 从而降低整体的磁各向异性。随着反应生成的钴原子在较大钴粒子表面不断沉积, 钴颗粒表面凹凸不平的形貌逐渐消失而变得平整光滑, 这与热力学驱动力作用下钴颗粒表面能降低有关。在反应后期, 溶液中的钴离子浓度不断降低和络合比的增大使得反应速率逐渐减缓, 此时生成的钴原子在CTAB疏水性作用下开始出现定向沉积, 形成了片层结构的穗状钴颗粒 (图3 (c) ) 。当未添加CTAB时, 最初形成的生长单元不会出现由于疏水性导致的层状结构, 而在反应后期, 钴原子在钴颗粒上沉积时亦不存在由CTAB所导致的定向生长, 因此, 最终所生成的钴颗粒为菜花状形貌。

2.3 钴颗粒的晶体结构

金属钴在常压下存在两种晶体结构, 在427℃以上为面心立方晶体结构 (FCC) , 427℃以下为密排六方晶体结构 (HCP) 。图4为钴颗粒的XRD图谱, 图谱中2θ=18.856, 21.402, 35.957°处的衍射峰分别对应金属钴密排六方晶体结构的 (100) , (101) 与 (103) 晶面 (space group:P63/mmc (194) ;JCPDS card:05-0727, a=0.2503nm, c=0.40621nm) ;而2θ=19.957, 23.086, 32.878, 38.759°与40.556°处的衍射峰则分别对应金属钴面心立方晶体结构的 (111) , (200) , (220) , (311) 与 (222) 晶面 (space group:Fm3m (225) ;JCPDS card:15-0806, a=0.3545nm) 。上述测试结果表明, 两种钴颗粒均为密排六方与面心立方共存的混合晶体结构。进一步研究发现, 未添加CTAB时制备的钴颗粒以面心立方晶体结构为主, 而这种晶体结构在室温下为亚稳态, 这与文献[14, 15]报道基本一致。当添加CTAB后, 制备的钴颗粒密排六方晶体结构的衍射峰有所增强, 表明CTAB的添加有利于形成密排六方晶体结构的金属钴颗粒。其中钴密排六方在室温下为稳态晶体结构。图4所示的钴颗粒XRD图谱中并未出现明显的钴金属氧化物或氢氧化物的衍射峰, 表明实验制备的钴颗粒纯度较高, 这与能谱所得出的结论一致。

2.4 钴颗粒的静磁性能

图5为钴颗粒的磁滞回线图。可知, 未添加CTAB制备的钴颗粒比饱和磁化强度Ms、矫顽力Hc以及剩磁Mr分别为158.24A·m2·kg-1, 9.174kA·m-1以及9.99A·m2·kg-1;添加CTAB后三者分别为116.17A·m2·kg-1, 20.3kA·m-1以及28.210A·m2·kg-1。可知, 添加CTAB前后制备的两种钴颗粒的比饱和磁化强度均小于块体钴材料 (162A·m2·kg-1) 。比饱和磁化强度为[16]

式中:Tc为居里温度;T为工作温度;α为与晶体结构相关的常数;N为磁性原子数目;d为密度;μB为波尔磁子;neff为有效玻尔磁子数目;A为总原子数目。由式 (2) 可知, 由于金属钴颗粒在制备过程中, 聚集沉积在其表面的吸附物对原子磁矩产生钉扎效应, 导致其有效玻尔磁子数目降低, 比饱和磁化强度随之下降。相对于未添加CTAB制备的金属钴颗粒而言, 添加CTAB后制备的金属钴颗粒比表面积随之增大, 吸附作用有所上升, 导致其比饱和磁化强度连续下降。

由磁滞回线分析结果发现, 添加CTAB前后制备的两种钴颗粒矫顽力Hc均大于块体钴的矫顽力 (0.80kA·m-1) [17]。根据磁性颗粒球链模型公式[18], 磁性颗粒的矫顽力Hc, n为

式中:μ为磁偶极矩;R为磁性颗粒半径;Kn, Ln为磁性颗粒间相互作用常数;n为磁性球链模型中颗粒编号。磁性颗粒的矫顽力Hc, n与其粒径R3成反比, 即颗粒粒径越小, 其矫顽力越大。而由图1可知, 添加CTAB前后实验制备的金属钴颗粒均为微米级别, 故其矫顽力随粒径减小而增加。由图4分析可知, 片层结构的金属钴颗粒为密排六方结构, 而棒状结构的钴颗粒则为密排六方结构与面心立方结构的错搭混合晶体结构, 其中密排六方结构由于磁晶各向异性较大, 为强矫顽力相, 同时组成两种钴颗粒的结构单元为片状以及棒状, 均存在着形状各向异性, 阻碍了金属钴颗粒内部的磁畴壁运动与磁矩的转动, 导致金属钴颗粒矫顽力随之提高。金属钴颗粒内部存在着一定数量的晶体缺陷, 如空位、晶界等, 对磁畴壁的运动与磁矩的转动也起到了阻碍作用。综上所述, 金属钴颗粒矫顽力的提高是受钴颗粒粒径、磁晶各向异性、形状各向异性与晶体缺陷共同作用所致。对于片层结构的金属钴颗粒而言, 其磁晶各向异性与形状各向异性表现得更为显著, 导致其矫顽力更大。而正是由于两种金属钴颗粒矫顽力的差异, 使得当外磁场消失后, 片层结构金属钴颗粒中的磁畴壁与磁矩更难以恢复至初始状态, 导致添加CTAB后制备的片层状结构金属钴颗粒的剩磁远大于未添加CTAB的。通过添加CTAB制备的片层结构穗状钴颗粒在电磁屏蔽以及电磁兼容领域具有潜在的应用价值。这是由于对于磁性材料而言, 可通过提高复磁导率来增强电磁屏蔽以及电磁兼容性能。根据Snoek理论[19], 片层磁性材料的复磁导率由其比饱和磁化强度以及各项异性常数决定[20]:

式中:μr, fr, γ′分别为磁性材料的起始磁导率, 共振频率, 旋磁比;Hha与Hea分别为片状结构的面内各项异性常数和面外各项异性常数。对于片层来说, HhaHea, 因此穗状钴颗粒可通过片层结构的各向异性提高复磁导率, 从而具有良好的电磁屏蔽以及电磁兼容性能。

3 结论

(1) 采用液相还原法成功制备具有较高纯度的钴颗粒, 发现CTAB对钴颗粒的形貌具有显著的影响。未添加CTAB时穗状钴颗粒结构单元为棒状, 而添加CTAB时其结构单元为纳米片状。

(2) 表面活性剂CTAB可促进穗状钴颗粒中密排六方结构的形成。未添加CTAB时, 制备的钴颗粒以在室温下亚稳态的面心立方为主, 而添加后, 得到以室温下稳态的密排六方结构为主的钴颗粒。

(3) 未添加CTAB制备的钴颗粒比饱和磁化强度和矫顽力分别为158.24A·m2·kg-1, 9.174kA·m-1;而添加CTAB后二者分别为116.17A·m2·kg-1, 20.3kA·m-1。这种差异是由于添加CTAB后得到了以密排六方结构为主的片层穗状钴颗粒, 其比表面积、磁晶各向异性以及形状各项异性增加所致。

摘要：以十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB) 为表面活性剂, 通过液相还原法成功制备磁性穗状钴颗粒。采用电子扫描显微镜 (SEM) 、能谱仪 (EDS) 、X射线衍射仪 (XRD) 与振动样品磁强计 (VSM) 对制备的钴颗粒进行表征。结果表明:添加CTAB时得到的穗状钴颗粒为片层结构, 晶体结构以密排六方为主;而未添加CTAB时得到的是以面心立方为主的菜花状钴颗粒。片层结构穗状钴颗粒的比饱和磁化强度与矫顽力分别为116.17A·m2·kg-1与20.3kA·m-1, 而菜花状钴颗粒的比饱和磁化强度及矫顽力分别为158.24A·m2·kg-1与9.174kA·m-1, 分析认为这种差异可能是由钴颗粒粒径、磁晶各向异性、形状各向异性以及内部缺陷所导致。