《物理化学学报》2020年第10期-胶体与界面化学前沿特刊

Original 物理化学学报物理化学学报WHXB 2022-05-11

特刊介绍

胶体化学是物理化学的一个重要分支，主要研究胶体尺度的分散系统及其功能应用。研究内容包括表面活性剂分子、大分子、胶体颗粒等形成的分散体系和与界面现象相关联的组装体系的性质及规律，与材料、能源、环境、生物、医药等领域具有密切的联系。随着技术的发展，科学家已经可以利用新颖的界面组装方法，在纳米尺度上对胶体材料结构进行精准调控，揭示界面组装的机理，实现胶体材料的新功能和新应用。

本特刊将介绍近年来胶体化学的一些特色研究成果，例如绿色表面活性剂的合成方法、Pickering乳液的新用途、新方法（手段）对胶体体系结构和动态性质与弱相互作用揭示、高分子纳米材料的界面可控组装等。

客座编辑

郝京诚教授

山东大学，胶体与界面化学教育部重点实验室，济南 250100

研究兴趣：分子自组装，表面活性剂分散体系和聚集结构，胶体材料，胶体与界面化学研究方法、计算方法和理论以及其应用

Cover Story

The cover image presents the construction of a chiroptical switch with multiple stimuli-responsiveness and read-outs via supramolecular self-assembly. In article No. 1910036, Liu et al. demonstrated that the quinoxaline-derived glutamic amphiphile self-assembled into supramolecular organogels which could respond to polarity of solvents and acidity, yielding both CD and CPL responses.

专访

胶体与界面化学研究进展——郝京诚教授及其团队专访

《物理化学学报》编辑部

2020, 36 (10), 2005053.

doi: 10.3866/PKU.WHXB202005053

前言

胶体与界面化学

郝京诚

2020, 36 (10), 2004078.

doi: 10.3866/PKU.WHXB202004078

综述

薄膜基荧光气体传感器中的涂层化学

刘太宏, 苗荣, 彭浩南, 刘静, 丁立平, 房喻

2020, 36 (10), 1908025.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201908025

简评：本文简要讨论了薄膜基荧光气体传感器研究中的涂层化学问题及其在隐藏爆炸物、毒品、挥发性有机污染物检测/监测等方面的应用进展，展望了薄膜荧光传感器的发展前景和面临的主要挑战。

肽基超分子胶体

邢蕊蕊, 邹千里, 闫学海

2020, 36 (10), 1909048.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201909048

简评：本文综述了如何设计肽基元构筑超分子胶体，分析了超分子组装的物理化学机制，总结了弱相互作用对胶体结构及功能的调控行为，并重点归纳了基于肽自组装的超分子胶体体系在仿生光合成及肿瘤光治疗方面的应用。

原位探测防污高分子材料与液体界面的分子结构

Chengcheng Zhang, Ralph Crisci, Zhan, Chen

2020, 36 (10), 1910003.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201910003

简评：本文总结了最近通过使用和频(SFG)振动光谱技术来实现的对防污材料的界面分析工作。SFG是一种表面敏感的技术，可以在原位并实时检测界面高分子和水分子的分子结构。总结的防污材料包括两性离子高分子，混合电荷式高分子以及两性的拟肽高分子材料。详细讨论这些材料的界面水研究，以及盐离子对界面水分子作用。还介绍这些防污材料与蛋白质及海藻之间的作用。研究清楚地表明高分子界面强水化与防污性能之间的关联，也显示SFG是对高分子材料防污机理探索的一个强有力的分析技术。

胶体颗粒稳定的界面及胶体颗粒在界面的相互作用

孙冠卿, 易宗霖, 魏涛

2020, 36 (10), 1910005.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201910005

简评：胶体颗粒在界面的吸附可以用来稳定乳液、泡沫和气泡等体系，在众多工业领域显示出重要作用。本文系统回顾了皮克林乳液的研究进展，探讨了胶体颗粒在界面上的相互作用，并对相关应用如微胶囊、液体弹珠、水/水乳液以及基于生物胶体的乳液体系进行了总结。

液体弹珠：制备策略、物理性质及应用探索

罗新杰, 张熙, 冯玉军

2020, 36 (10), 1910007.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201910007

简评：针对近十几年来液体弹珠领域的研究进展，本文对液体弹珠的制备策略、形成机理、物理性质以及相关应用，尤其是在微反应器领域的应用，进行了详细地归纳与分析，并指明了当前所面临的挑战，展望了未来的发展方向和应用前景。

论文

基于多酯头基的“油-二氧化碳两亲分子”设计及其助混规律

廖培龙, 刘泽宇, 刘卡尔顿, 马骋, 朱志扬, 杨思玉, 吕文峰, 杨永智, 黄建滨

2020, 36 (10), 1907034.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201907034

简评：本工作以白油、煤油等为油相，以自主开发的可视化混相方法作为评价方式，以降低两相最低混相压力的助混效率为指标，系统研究了油-scCO₂体系的助混规律。结果表明：(1)越多的酯基将提供越强的“亲CO₂性”；(2)碳链长度为16的助混剂拥有最佳的助混效果；(3)与scCO₂性质差异越大的油相，两亲分子的助混差异越明显，体现了油相种类带来的区分与拉平效应。本工作不仅将经典的水/油两亲分子概念扩展到油-scCO₂两亲体系，对于实际生产中scCO₂驱油也具有重要的指导意义。

含有酰胺基或酯基的可降解阳离子Gemini表面活性剂在水溶液中的聚集行为

王英雄, 邓曼丽, 唐永强, 韩玉淳, 黄旭, 侯研博, 王毅琳

2020, 36 (10), 1909046.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201909046

简评：建立高效的可降解表面活性剂是降低表面活性剂对环境污染的重要途径。本文合成了一系列疏水链和联接基团上含有酰胺基或酯基的可生物降解阳离子 Gemini表面活性剂，系统研究了其表面活性与聚集行为，为这类高效表面活性剂的实际应用提供了重要基础。

非离子表面活性剂Brij 30诱导离子液体型表面活性剂C₁₆imC₈Br蠕虫状胶束向凝胶的转变

胡益民, 韩杰, 郭荣

2020, 36 (10), 1909049.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201909049

简评：本文基于静电和疏水作用的协同，在离子液体型表面活性剂1-十六烷基-3-辛基咪唑溴盐（[C₁₆imC₈]Br）蠕虫状胶束水体系中添加非离子表面活性剂Brij 30，实现蠕虫状胶束向凝胶的转变。为蠕虫状胶束和凝胶的转变提供新思路。

环糊精与表面活性剂主客体作用诱导的金纳米棒可控自组装

肖军燕, 齐利民

2020, 36 (10), 1910001.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201910001

简评：本文利用环糊精(CD)与吸附于金纳米棒表面的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的主客体作用，实现了金纳米棒(GNR)在水溶液中的可控自组装。通过调节α-CD的浓度可以分别实现金纳米棒肩并肩组装或头对头组装，初步揭示α-CD与CTAB的超分子作用是金纳米棒组装的主要诱因。根据实验结果推测α-CD诱导金纳米棒组装的机理如下：在α-CD浓度较低时，GNR表面的CTAB吸附层部分被α-CD/CTAB超分子复合物取代，从而发生缓慢的肩并肩组装；在α-CD浓度较高时，GNR表面的CTAB吸附层大量被α-CD/CTAB复合物取代，并且GNR两端的CTAB几乎完全被取代，因而发生快速的头对头组装。借助于α-淀粉酶对α-CD的水解作用，可以利用该组装体系实现对溶液中微量淀粉酶的检测。这种基于主客体作用的自组装策略为非球形纳米基元的可控自组装提供了新的思路。

基于甲氧肉桂酸衍生物光控分子构建光响应蠕虫状胶束的结构性质关系

刘同庆, 薛芳芳, 易萍, 夏志宇, 董金凤, 李学丰

2020, 36 (10), 1910004.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201910004

简评：本文利用十六烷基三甲基氢氧化铵和不同结构的甲氧基取代的肉桂酸衍生物构建了光响应蠕虫状胶束体系，研究了甲氧取代基的位置和数量对蠕虫状胶束结构与光响应性的影响。研究发现，肉桂酸衍生物通过将其芳香环插进胶束内核促进了蠕虫状胶束的形成。相较于甲氧基的位置，甲氧基的数量对所形成蠕虫胶束结构的影响更为显著，因为引入的甲氧基会增大表面活性剂与肉桂酸衍生物之间的空间位阻，不利于更大聚集体的形成。在光诱导蠕虫状胶束结构转变的过程中，甲氧基的取代位置则更为重要。总体而言，含有邻位甲氧基的肉桂酸衍生物体系的转变过程较快，而间位和对位甲氧基取代的肉桂酸衍生物体系的转变则较慢。

溶剂诱导翻转Pickering乳液用于原位循环使用酶催化剂

邹后兵, Rammile Ettelaie, 闫帅, 薛楠, 杨恒权

2020, 36 (10), 1910006.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201910006

简评：催化剂特别是酶的高效分离与循环利用是实现绿色催化合成的关键。本文发展了一种溶剂诱导的Pickering乳液可逆翻转的策略，实现了酶的原位分离和高效循环利用。首先，本文利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、氮气吸附以及热重分析(TGA)等手段，详细表征所使用的固体纳米颗粒Janus型介孔氧化硅纳米片(JMSNs)。结果表明JMSNs样品具有有序垂直介孔孔道和较高的比表面积，并且疏水性有机基团辛基选择性的修饰在纳米片的一端。然后，我们发现这种溶剂诱导的转相是一个快速的过程，且具有良好的普适性，可以适用于乙酸乙酯-水、正辛烷-水、环己烷-水等多种油-水双相体系，同时，这种翻转与固体乳化剂JMSNs的界面活性息息相关。通过仔细分析具有不同浸润性JMSNs样品的转相能力，接近于90°三相接触角和合适的油水比被认为是实现溶剂诱导转相的关键因素，这一结果说明该翻转可能是一种突变转相机制。最后，本文将这种可逆的溶剂诱导转相过程成功的应用于原位分离、循环利用对反应环境敏感的酶催化剂。具体地说，在反应时，反应底物溶解在油滴中而酶催化剂分散在水相(连续相)中，在反应结束并转相后，绝大多数产物从油滴中释放到上层油相(连续相)中，而酶催化剂被稳定地限域在水滴中，这不仅保证反应平稳进行，而且防止在移走产物时酶催化剂的损失。更为重要的是，在该乳液体系中，JMSNs平躺吸附在乳液的油水界面，其垂直的介孔孔道有利于反应物分子扩散，合适的JMSNs界面活性确保这种翻转过程仅通过调控油水比即可实现连续操作。因此，在酶(CALB)催化的酯水解动力学拆分反应中，该Pickering乳液反应体系不仅表现出3倍加强的活性，而且可以实现酶的原位分离与循环利用。得益于整个过程并不涉及任何敏感性化学试剂，在连续使用七次后，酶催化剂的本征活性依然可以很好的保持。本文不仅发展了一种新的方法用于催化剂的原位分离与循环利用，而且报道了Janus纳米材料的一种新的应用领域。

基于两亲性喹喔啉的超分子凝胶：手性信号反转以及多重响应手性光学开关

汪含笑, 徐俪菲, 刘鸣华

2020, 36 (10), 1910036.

doi: 10.3866/PKU.WHXB201910036

简评：本文设计将具有良好光学性质的喹喔啉衍生物引入L-谷氨酸基两亲分子中，得到包含较大π-共轭头基的手性功能化凝胶因子SQLG。借由多重分子间非共价相互作用的驱动，SQLG可以自组装为由纳米纤维组成的三维网络，胶凝极性从低到高的多种有机溶剂。在自组装的过程中，中心手性通过分子的不对称排列传递到超分子层面，进而在圆二色(CD)和圆偏振发光(CPL)光谱上表现出超分子手性信号。SQLG在极性溶剂和非极性溶剂中组装时采取不同的堆积模式，使两类溶剂体系中形成的组装体表现出相反的手性信号。由于喹喔啉上具有质子接受位点，对超分子凝胶进行酸化后，分子内电荷转移作用(ICT)受到明显强化，并且自组装驱动力发生改变，导致黄色凝胶坍塌为红色分散液，同时堆积模式的改变导致超分子手性信号反转，CPL信号则随着荧光猝灭而关闭，而碱的中和作用可以使体系的一系列性质变化得到恢复。因此，通过向手性两亲分子中引入酸响应性π-共轭体系，我们顺利构筑了一例具有多重外界刺激响应性的超分子手性光学开关。

亮点

结晶水调控聚集诱导发光

唐本忠

2020, 36 (10), 2001037.

doi: 10.3866/PKU.WHXB202001037

Gemini和寡聚阳离子表面活性剂的高效抗菌活性

刘鸣华

2020, 36 (10), 2003073.

doi: 10.3866/PKU.WHXB202003073

液-液相分离：超分子聚合物成核-生长的启动子

张希

2020, 36 (10), 2004004.