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胶束催化与微乳催化 - 赵振国
出版日期:2006年5月
在一定浓度和一定条件下，两亲性表面活性剂可以形成多种形式的有序聚集体：胶束、囊泡、微乳等。在这些不同结构和形态的聚集体中，胶束是最为基础的一种。吸附胶束是在固液界面上形成的准二维胶束。微乳液多是在有助表面活性剂存在下，表面活性剂、油和水共存的有序多元体系。胶束、吸附胶束和微乳液的独特物理化学性质使它们在许多领域有广泛的应用。以这些体系为微环境可以进行多种在一般介质中难以进行或不便控制的化学反应。例如在胶束、反胶束中可以形成形态、结构、性能不同的无机、有机和生物材料。当胶束、吸附胶束和微乳液作为微反应器对某些化学反应起催化作用时，可将反应速率常数提高成百上千直至106倍。
从20世纪50~60年代起，对胶束体系中化学反应的研究不断深入。70年代又开始对微乳液体系中的反应进行研究。20世纪末，随着对吸附增溶认识的深化和对胶束研究改进的需求，吸附胶束研究得到开展，并已有实验室规模的成果。以表面活性剂有序聚集体为微反应器，提供了实现某些反应的新途径。这类体系的催化作用类似于酶催化和相转移催化，但又有其自身特点。现在利用这些体系调节、控制和实现某些反应已是表面活性剂物理化学研究的热门课题，也是催化化学研究的新领域。
胶束、吸附胶束、微乳体系中的化学反应虽有不少研究工作发表，但至今仍停留在实验室工作的水平上，工业应用还有许多困难，这是从事该领域研究者应努力解决的。
本书是对胶束、吸附胶束、微乳液体系中进行化学反应知识（主要是有机反应）的简单介绍。为使书名简明，简称为胶束催化与微乳催化。
本书共分3章，即胶束催化、吸附胶束催化、微乳催化。为使对表面活性剂不太熟悉的读者阅读方便，每章前介绍相关基本知识。第一章胶束催化为本书重点，介绍其催化作用基本原理，定量处理的理论模型和影响胶束催化的主要因素。第二章对吸附增溶做了较多的介绍，这是表面活性剂在固液界面吸附研究的新应用，也是吸附胶束催化的基础。第三章微乳催化的有些原理与胶束催化相似，但因微乳是多组分体系，影响因素复杂得多。在介绍上述内容时，编者尽可能列举实例予以说明，同时适当引用国内学者的研究工作。
编者在进行胶束催化和微乳催化研究时，北京大学化学学院马季铭、程虎民、齐利民教授给予了热心的支持和帮助。本书的编写得到北京大学化学学院肖进新博士在文献检索方面的帮助。沈吉静、阮科同志的研究工作丰富了本书的内容，他们对本书撰写有重要贡献，在此一并致谢。
编者感谢化学工业出版社领导、责任编辑及有关编辑的热心帮助。
限于编者水平有限，书中若有错误敬请读者指正。
赵振国
北京大学燕北园
2005年12月胶束催化与微乳催化目录
第一章胶束催化1
一、表面活性剂胶束的形成、结构与性质2
（一）胶束的形成2
（二）胶束的结构与大小23
（三）胶束溶液中的胶束浓度31
（四）离子型表面活性剂胶束的反离子结合度32
二、表面活性剂溶液的增溶作用34
（一）增溶作用与增溶量34
（二）被增溶物在胶束中的位置36
（三）增溶的反应底物与胶束的结合常数39
（四）影响增溶能力的一些因素40
（五）混合表面活性剂体系的增溶作用49
（六）反胶束的增溶作用51
三、胶束催化反应速率54
四、胶束催化的两种理论模型60
（一）PIE模型的定量处理60
（二）PBE模型的定量处理62
（三）PIE和PBE模型的应用63
（四）PIE和PBE模型的比较69
五、在胶束催化中胶束的作用70
（一）浓集效应70
（二）介质效应72
（三）胶束对有机反应选择性的影响75
（四）功能性胶束的催化作用77
（五）胶束催化的活化能79
（六）胶束催化的活化热力学参数82
六、影响胶束催化作用的一些因素87
（一）胶束催化反应速率常数与表面活性剂浓度的关系87
（二）表面活性剂性质的影响89
（三）反应底物结构与性质的影响93
（四）外加盐的影响97
(五)介质pH值的影响103
（六）温度的影响106
（七）小分子有机添加物的影响107
七、单一和混合胶束体系中酯的水解反应110
（一）单一胶束体系中的酯水解反应111
（二）混合胶束体系中的酯水解反应114
八、单一和混合胶束体系中的有机亲核取代反应118
（一）单一胶束体系中的有机亲核取代反应118
（二）混合胶束体系中的有机亲核取代反应121
九、反胶束的催化作用127
十、金属胶束的催化作用136
（一）金属胶束催化反应的表观速率常数137
（二）金属胶束催化的三元复合物动力学模型138
（三）金属胶束催化酯水解反应k′N、KM、KT变化规律及
反应机理140
参考文献143
第二章吸附胶束催化148
一、表面活性剂在固液界面上的吸附作用148
（一）表面活性剂在固液界面上吸附量的测定149
（二）表面活性剂在固液界面上的吸附等温线和吸附等
温式151
（三）表面活性剂在固液界面上的吸附机制159
（四）影响表面活性剂在固液界面上吸附的一些因素167
二、表面活性剂在固液界面的吸附层结构174
（一）吸附等温线与吸附层结构174
（二）表面润湿性质与吸附层结构175
（三）用原子力显微镜研究吸附层结构177
三、吸附增溶182
（一）吸附增溶研究的初期结果和吸附增溶的特点182
（二）吸附增溶研究的主要内容185
（三）吸附增溶量的测定及吸附增溶平衡的表征191
（四）影响吸附增溶的几个因素194
四、吸附胶束催化200
（一）吸附胶束催化研究实验方法201
（二）吸附胶束催化的反应速率常数202
（三）影响吸附胶束催化的一些因素203
五、固体表面上不溶性固定化表面活性剂体系的催化
作用211
（一）氧化硅上不溶性固定化表面活性剂体系的制备211
（二）表面活性剂结合于固体表面对其表面积的影响212
（三）固体表面上不溶性固定化表面活性剂体系的催化
作用214
参考文献216
第三章微乳催化220
一、微乳液的一般性质220
二、微乳液的形成机理223
（一）微乳液形成的基本条件223
（二）增溶作用理论225
（三）混合膜理论226
（四）几何排列理论229
三、微乳体系的性质与微结构231
（一）微乳液的相性质与类型231
（二）微乳体系的物理化学性质235
（三）微乳体系的微结构239
四、微乳液中的有机反应242
（一）改善反应物间的不相容性243
（二）反应物的浓集效应251
（三）表面活性剂电荷对反应活性的作用254
（四）在微乳液中反应的选择性257
五、影响微乳液中有机反应速率的一些因素263
（一）表面活性剂性质的影响264
（二）助表面活性剂性质的影响266
（三）微乳液组成的影响271
（四）介质pH值的影响280
（五）温度的影响和微乳液中反应活化能281
六、胶束、囊泡、微乳液体系催化反应的比较284
（一）胶束、囊泡、微乳液体系催化反应的一般性质284
（二）在胶束和微乳体系中化学反应活性的比较285
（三）在胶束和囊泡体系中化学反应活性的比较287
参考文献293 本书可供从事表面活性剂、微多相催化研究和有机合成的技术人员应用，也可作为高等学校化学、化工类专业的本科生和研究生学习表面活性剂物理化学、胶体与界面化学、催化化学等课程的参考书。
胶束催化与微乳催化内容介绍:
表面活性剂分子有序组合体（胶束、反胶束、吸附胶束、囊泡、微乳液等）的存在对某些化学反应有催化或抑制作用。利用胶束、微乳液等体系实现、调节和控制化学反应速率（即胶束催化和微乳催化）不仅扩展了表面活性剂的应用范畴，也开辟了催化研究的新领域，是当前表面活性剂物理化学和微多相催化研究的热门课题。
本书主要介绍胶束、吸附胶束、微乳液体系催化作用的基本原理、理论处理模型和近期发展，用实例定性或定量地讨论了影响这些体系催化作用的多种因素。适当地对金属胶束、囊泡、反胶束体系的催化作用做了简单介绍和比较。为便于读者阅读，在每章前分别介绍了胶束及增溶作用、吸附胶束与吸附增溶、微乳液的基本知识。
本书可供从事表面活性剂、微多相催化研究和有机合成的技术人员应用，也可作为高等学校化学、化工类专业的本科生和研究生学习表面活性剂物理化学、胶体与界面化学、催化化学等课程的参考书。
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