胶体与界面化学

胶体与界面化学是研究胶体分散体系和界面特性的科学，在材料科学、生命科学、环境科学、医药、采油等很多领域都有广泛应用，特别是近年来在纳米材料领域起到了重要的作用。

《胶体与界面化学》在阐述胶体、表面活性剂等基本理论知识的基础上，介绍了胶体与界面化学领域新的研究成果和进展，如Pickering乳液、胶体晶体、纳米液滴与纳米气泡等。除此以外，还对材料科学、生命科学、环境科学、医药、采油等学科中同胶体与界面化学密切相关的问题进行了介绍。其中章到第六章着重介绍胶体的基本概念、制备和各种性质，第七章到第十章介绍了表面活性剂以及与表面活性剂相关的乳状液、胶束、微乳状液等内容，并对表面活性剂分子在溶液中形成的囊泡、双分子类脂膜、单分子膜以及自组装膜等进行了介绍。

《胶体与界面化学》第三章、第五章、第六章由方建副教授编写，其余部分由赵继华教授编写，沈伟国教授参与了全书的讨论，给予了热情的鼓励、支持，并提出了很好的建议,在此表示感谢。衷心感谢化学工业出版社的编辑对本书出版所给予的大力支持，感谢兰州大学教材建设基金的资助。限于编者水平，不足之处在所难免，希望读者和专家不吝赐教。

编者

2019年10月

《胶体与界面化学》介绍了胶体的基本概念、胶体的制备和性质、表面活性剂、乳状液、胶束、微乳状液等内容，还对表面活性剂分子在溶液中形成的囊泡、双分子类脂膜、不溶性单分子膜以及自组装膜等进行了介绍，并对该领域的发展前沿Pickering乳液、胶体晶体、纳米液滴与纳米气泡等的基本概念和进展做了介绍。除此以外，书中结合生产和科研工作的实际，对材料科学、生命科学、环境科学、医药、采油等学科中同胶体与界面化学密切相关的问题进行了介绍。

《胶体与界面化学》既有基本理论的阐述，又有学科前沿知识的介绍，适合相关专业本科生、研究生用作胶体与界面化学课程的教材或参考书，也可作为化学、化工、生命科学、环境科学、油田化学等相关领域的工程技术人员和科技人员参考用书。

赵继华，兰州大学化学化工学院，副教授，教授本科生的《胶体与表面化学》、《物理化学》，研究生的《胶体与固体表面化学》、《化学热力学》。

研究方向为胶体化学、化学热力学。研究工作为功能纳米材料的制备及性能研究。

章绪论1

节胶体的定义与分类1

一、胶体的定义1

二、胶体的分类1

三、分散体系及其分类2

第二节胶体与界面化学的研究内容及发展3

一、研究内容3

二、两个根本问题4

三、胶体与界面化学的发展5

四、胶体与界面化学的现状5

第三节胶体与界面化学的应用领域7

一、 能源7

二、信息材料7

三、医药与仿生8

四、环境科学9

第二章胶体的制备与纯化10

节胶体的特点10

一、表面效应10

二、尺寸效应11

第二节胶体的制备条件及方法13

一、胶体的制备条件13

二、胶体的制备方法13

第三节胶体的凝聚形成法13

一、 物理法13

二、化学法14

第四节溶胶形成与老化机理22

一、溶胶形成的机理22

二、溶胶老化的机理23

第五节新相形成的热力学基础23

一、相关的热力学基础23

二、新相形成的热力学24

第六节胶体的分散形成法25

一、分散法25

二、分散法的相关理论26

第七节溶胶的纯化27

一、与粗粒子的分离27

二、与电解质的分离28

第八节均分散胶体29

一、形成原理29

二、制备方法29

三、应用32

第九节包覆粒子和空心粒子的制备32

第十节胶体晶体34

一、胶体晶体34

二、胶体晶体的制备35

三、胶体晶体的应用38

第十一节纳米液滴与纳米气泡40

一、纳米液滴40

二、纳米气泡40

第三章胶体的动力学性质42

节布朗运动42

一、布朗运动42

二、Einstein布朗运动公式43

第二节涨落现象46

第三节扩散现象48

一、Fick定律48

二、Fick第二定律48

三、扩散系数的测定50

四、影响扩散系数的因素52

五、扩散的应用53

第四节沉降54

一、重力场中的沉降55

二、超离心场中的沉降59

第五节渗透压64

一、概述64

二、大分子溶液的非理想性64

三、大分子溶液的渗透压65

四、渗透压的测量71

第四章胶体的光学性质74

节丁道尔（Tyndall）效应74

第二节Rayleigh散射75

一、光散射的基本原理75

二、溶胶的散射现象77

三、瑞利（Rayleigh）比78

四、光散射的测量79

第三节球形大粒子的散射和吸收——Mie散射80

第四节胶体的光与色81

一、溶胶对光的吸收81

二、溶胶对光的散射82

三、金属溶胶对光的散射82

第五节大分子溶液的光散射83

一、涨落与光散射83

二、溶液的光散射公式83

三、高聚物分子量的测定84

四、Zimm图和均方半径85

第六节动态光散射简介87

第七节测量胶体颗粒形貌与表面性质的仪器简介89

一、电子显微镜89

二、电子能谱89

三、扫描隧道显微镜89

四、近场光学显微镜89

第五章胶体的电学性质90

节胶体质点周围的双电层90

一、电动现象的发现90

二、质点表面电荷的来源91

三、 胶团结构92

第二节双电层模型93

一、Helmholtz平板电容器模型93

二、Gouy-Chapman扩散双电层模型93

三、Stern模型94

四、发展现状96

第三节扩散双电层的数学计算96

一、电荷分布97

二、电势分布97

三、非水介质中的双电层理论100

第四节电渗100

一、理论公式100

二、电渗的实验测量101

第五节电泳103

一、理论公式103

二、电泳的实验方法108

第六节流动电势与沉降电势112

一、流动电势112

二、沉降电势114

第六章胶体的稳定性115

节电解质的稳定与聚沉作用115

一、老化现象115

二、胶粒的电荷116

三、聚沉现象116

四、聚沉的实验方法117

五、聚沉的实验规律117

第二节DLVO理论120

一、Freundlich理论120

二、Mueller理论120

三、Rabinovich理论120

四、DLVO理论121

第三节快速聚沉动力学127

第四节缓慢聚沉动力学131

第五节高分子化合物的絮凝作用133

一、高分子化合物的絮凝机理133

二、高分子絮凝的微观动力学134

三、 高分子化合物的絮凝特点135

四、高分子絮凝剂的种类及优点137

第六节高分子化合物的稳定作用137

一、高分子化合物的稳定规律137

二、稳定机构的判断139

第七节空间稳定性理论简介140

一、空间稳定性理论140

二、胶粒吸附高分子后的排斥作用能141

第八节空位稳定性理论简介143

第七章表面活性剂147

节表面活性剂的定义和结构147

一、表面活性剂定义147

二、表面活性剂的结构特点148

第二节表面活性剂的分类149

一、表面活性剂的分类方法149

二、表面活性剂的结构特点及应用150

三、新型表面活性剂157

第三节表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）164

一、表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）164

二、胶束166

三、反胶束170

四、高分子胶束溶液172

五、CMC的测定方法172

六、CMC的影响因素175

第四节表面活性剂的HLB值179

一、概述179

二、求算HLB值的方法181

三、关于HLB值的几个问题182

四、测定HLB值的方法184

第五节高分子与表面活性剂的相互作用185

一、对表面活性的影响185

二、加溶作用明显增加185

三、黏度加大185

四、超加和作用，形成复合表面活性剂185

第六节表面活性剂的作用及应用186

一、增溶作用186

二、润湿和渗透190

三、分散和絮凝192

四、起泡和消泡193

五、去污作用193

六、胶束催化194

第八章双亲分子在溶液中的有序组合体196

节溶致液晶196

第二节脂质体与囊泡198

一、囊泡的结构198

二、囊泡的制备199

三、囊泡的性质201

四、脂质体、囊泡的应用202

第三节双分子类脂膜204

一、双分子类脂膜的制备204

二、双分子类脂膜的性质205

三、双层脂质膜与生物膜模拟207

第九章不溶性单分子膜209

节不溶性单分子膜209

第二节不溶性单分子膜的实际应用211

一、分子结构、分子面积、分子间相互作用的测定211

二、透过单分子膜的蒸发速率的测定212

三、高分子分子量的测定213

四、研究表（界）面反应214

五、制备超细颗粒215

第三节生物界面膜及生物膜模拟216

一、生物膜及其基本组成216

二、磷脂的单分子膜217

第四节自组装膜219

一、单层自组装膜的制备219

二、多层自组装膜的制备220

三、自组装膜的性质及应用221

第十章乳状液、微乳状液及Pickering乳液222

节乳状液概述222

一、乳状液定义及类型222

二、乳状液的物理性质223

三、影响乳状液稳定性的因素223

第二节微乳状液概述224

一、微乳状液的定义224

二、微乳状液的制备方法224

三、微乳状液形成的机理224

第三节微乳状液的结构及表征227

一、微乳状液的类型与结构227

二、微乳状液结构的表征228

第四节微乳状液的性质230

一、分散程度大230

二、热力学稳定231

三、增溶量大231

四、超低界面张力231

五、流动性大且黏度小231

第五节影响微乳状液形成及其类型的因素232

一、表面活性剂分子几何构型的影响232

二、助表面活性剂的影响232

三、反离子的影响232

四、阴阳离子表面活性剂混合物的影响232

五、表面活性剂疏水基支链化的影响232

六、电解质的影响233

七、温度的影响233

第六节微乳状液体系的相行为233

第七节微乳状液的应用234

一、微乳化妆品234

二、微乳清洁剂235

三、微乳燃料235

四、金属加工用微乳油235

五、微乳剂型药物236

六、微乳剂型农药236

七、微乳法分离蛋白质236

八、食品工业中的应用237

九、生态保护和环境改善中的应用237

十、化学反应介质中的应用237

十一、原油采收中的应用247

第八节Pickering乳液247

一、颗粒在液/液界面上的吸附与组装248

二、Pickering乳液的稳定机理250

三、Pickering乳液性质的影响因素253

四、Pickering乳液在材料制备中的应用257

参考文献260

《胶体与界面化学》介绍了胶体的基本概念、胶体的制备和性质、表面活性剂、乳状液、胶束、微乳状液等内容，还对表面活性剂分子在溶液中形成的囊泡、双分子类脂膜、不溶性单分子膜以及自组装膜等进行了介绍，并对该领域的发展前沿Pickering乳液、胶体晶体、纳米液滴与纳米气泡等的基本概念和进展做了介绍。除此以外，书中结合生产和科研工作的实际，对材料科学、生命科学、环境科学、医药、采油等学科中同胶体与界面化学密切相关的问题进行了介绍。

《胶体与界面化学》既有基本理论的阐述，又有学科前沿知识的介绍，适合相关专业本科生、研究生用作胶体与界面化学课程的教材或参考书，也可作为化学、化工、生命科学、环境科学、油田化学等相关领域的工程技术人员和科技人员参考用书。

赵继华，兰州大学化学化工学院，副教授，教授本科生的《胶体与表面化学》、《物理化学》，研究生的《胶体与固体表面化学》、《化学热力学》。

研究方向为胶体化学、化学热力学。研究工作为功能纳米材料的制备及性能研究。