硅是一種用途廣泛的材料,廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)過程中,從催化和過濾,到色譜和納米化。然而盡管 它在實(shí)驗(yàn)室和潔凈室中隨處可見,但令人驚訝的是,在分子水平上,二氧化硅與水的表面相互作用卻鮮為人知。對(duì)許多人來說,玻璃是玻璃的,它使我們想起我們?yōu)榇皯艋虿途咚褂玫那逦?、?jiān)硬、光滑、均勻的材料。然而 在更深的層面上,我們所說的“玻璃”實(shí)際上是一種更復(fù)雜的材料,可以包含不同的化學(xué)性質(zhì),分布廣泛。他 說有兩種不同類型的化學(xué)基團(tuán)構(gòu)成了玻璃表面,硅烷醇(SiOH)基團(tuán)通常是親水的,或者是硅(SiOHSi)基團(tuán), 通常是防水的。我們所展示的是,你在表面上排列這兩種化學(xué)物質(zhì)的方式,會(huì)極大地影響水與表面的相互作用, 進(jìn)而影物理觀察現(xiàn)象,比如水如何在玻璃上傳播。例如在催化等某些過程中,以白色粉末形式存在的二氧化硅 (又稱二氧化硅或二氧化硅)作為一種支撐劑,催化劑附著在粉末顆粒上,而粉末顆粒又將其帶入過程中。雖然二 氧化硅不直接參與催化,但如果化學(xué)基團(tuán)主要是親水或疏水,硅顆粒的表面分子組成會(huì)影響其有效性。研究人員 發(fā)現(xiàn),如果二氧化硅表面有親水硅醇基團(tuán),它就會(huì)吸引水分子,實(shí)際上形成了水分子的“軟屏障”,反應(yīng)物必須 克服這些水分子以某種方式滲透到所需的過程或反應(yīng)中。UCSB化學(xué)工程教授Jacob以色列elachvili說:總是有動(dòng) 態(tài)的,水分子必須交換他們的位置,所以這就是為什么它很復(fù)雜,表面力設(shè)備(SFA)測量了水里硅表面的相互作 用力。必須打破一些鍵,才能形成另一個(gè)鍵,這需要時(shí)間。不僅僅是硅烷醇類的存在會(huì)影響到二氧化硅表面的水 粘附。研究人員對(duì)表面水?dāng)U散的非線性下降感到困惑,這是由漢實(shí)驗(yàn)室的超hauser動(dòng)態(tài)核極化儀測量的,因?yàn)楣?表面的化學(xué)成分由疏水性轉(zhuǎn)移到親水。
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