بررسی خواص شیمی فیزیکی و نانوساختارهای مواد فعال سطحی کاتیونی در مایعات یونی

در این تحقیق رفتار خودتجمعی ماده ی فعال سطحی کاتیونی ستیل تری میتیل آمونیوم برمید(ctab) در محلول آبی شامل 1/0 و 2/0 درصد وزنی مایعات یونی 1-بوتیل- 3-متیل ایمیدازولیوم کلرید (bmimcl)، 1-هگزیل-3-متیل- ایمیدازولیوم کلرید (hmimcl)، 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم برمید (bmimbr)، 1-هگزیل-3-متیل-ایمیدازولیوم برمید (hmimbr)، 1-بوتیل- 2و3-دی متیل ایمیدازولیوم کلرید (bm2imcl)، 1-بوتیل- 3متیل ایمیدازولیوم تترافلوروبورات (bmimbf4) و n-بوتیل ایمیدازولیوم کلرید(n-bimcl) با استفاده از روش های کشش سطحی، هدایت سنجی و ولتامتری چرخه ای مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از منحنی-های کشش سطحی و هدایت سنجی مقدار cmc و ویژگی های شیمی فیزیکی از قبیل درجه ی تفکیک یون مخالف(?)، ماکزیمم غلظت سطح (?max)، مینیمم مساحت سطح بر واحد مولکول (amin)، میزان کشش سطحی در غلظت صفر ماده ی فعال سطحی(0?)، میزان کشش سطحی در نقطه ی cmc (cmc?)،فشار سطح در نقطه ی cmc (cmc?) و میزان تمایل به حضور در سطح(pc20 ) تعیین شد. نتایج نشان می دهدکه افزودن مایع یونی تاثیر قابل توجهی بر خواص محلول ctab دارد. به طوری که cmc به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. تغییرات cmc را می توان با توجه به نقش مایع یونی به صورت الکترولیت، همیار ماده ی فعال سطحی و همیار حلال که آن را متفاوت از یک نمک الکترولیت معمولی می کند توجیه کرد. با افزایش طول زنجیر مایع یونی میزان کاهش در cmc کمتر است. با تغییر آنیون مایع یونی از cl- به br- و bf4- مقدرا کاهش در cmc بیشتر می شود و این اثرات با افزایش غلظت مایع یونی بیشتر می شود. همچنین ضریب نفوذ میسلی و شعاع هیدرودینامیکی میسل ها و پارامتر برهمکنش بین میسلی مورد محاسبه قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش مایع یونی در سیستم خودتجمعی ctab مقدار شعاع هیدرودینامیکی و عدتجمع افزایش می یابد و پارامتر برهمکنش بین میسلی در ابتدا با افزایش مایع یونی به دلیل کاهش برهمکنش الکترواستاتیکی، کاهش می یابد. و با افزایش غلظت مایع یونی روند افزایشی در پارامتر برهمکنش بین میسلی مشاهده می شود که می تواند به علت تغییر ساختار از کروی به استوانه ای باشد که عکس های بدست آمده از روش tem این نتیجه را تائید می کند. نانوذرات تشکیل شده در حضور مایعات یونی با اندازه ی نسبتا بزرگ، 30-20 نانومتر، در مقایسه با اندازه ی نانوذرات میسل های ctab خالص، 5 نانومتر، نشان می دهد که در حضور مایعات یونی اندازه ی نانوذرات بهینه شده است. در قسمت دوم، رفتار خودتجمعی ctab در حلال های خالص مایعات یونی bmimcl، hmimbr و n-bimcl با استفاده از روش های کشش سطحی، فلورسانس و nmr مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از روش کشش سطحی مقدار cmc برای سیستم خودتجمعی ctab در مایعات یونی bmimcl و n-bimcl تعیین گردید. با توجه به کشش سطحی پایین مایع یونی hmimbr، برای بررسی رفتار تجمعی ctab در مایع یونی hmimbr روش فلورسانس مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر cmc و غلظت تغییر فاز برای سه سیستم فوق تعیین شد و مشاهده شد که مقدار cmc در مایعات یونی به مقدار قابل ملاحظه ای نسبت به محیط آبی بیشتر است و مقدار cmc برای ctab در مایع یونی n-bimcl نسبت به دو مایع یونی دیگر کمترین مقدار را دارد که این از ساختار مولکولی n-bimcl ناشی می شود. با توجه به ساختار مولکولی n-bimcl میزان قطبیت و پیوستگی بیشتری داشته و در نتیجه حلال گریزی ctab در این حلال زیاد است. مقدار cmc برای مایع یونی hmimbr بیشترین مقدار را دارد که به دلیل زنجیر هیدروکربنی بلند آن می باشد که میزان حلال گریزی ctab در این حلال را کاهش می دهد.اندازه گیری های nmr نتایج حاصل را تائید می کند. با استفاده از روش ولتامتری چرخه ای رفتار الکتروشیمیایی مایعات یونی در محیط آبی مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که نمک های ایمیدازولیوم در محیط آبی طی یک واکنش نسبتا برگشت پذیر در واکنش اکسایش – کاهش شرکت می کنند و پتانسیل اکسایش و کاهش برای آنها تعیین گردید.