Angew.: 胺功能化多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）的界面活性

Yolerz

2019-05-18

液-液界面处的纳米颗粒表面活性剂可构建具有独特物理化学性质的全液体。在不使用配体的情况下实现稳定的界面组装是一项重大的实验挑战。

劳伦斯伯克利国家实验室Thomas P. Russell和上海交大Xuesong Jiang团队研究了胺官能化多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）的界面行为。当被胺官能化后，功能化的POSS NP显示出特别的界面活性，可以均匀地分散在水中并显著降低水和甲苯之间的界面张力。通过调节含POSS水相的pH值，伯胺基团能够为界面处组装POSS提供极性位点，POSS在界面处组装的位置可以彼此互动，从而稳定整体结构。研究者表明POSS在高pH环境中表现出高的界面活性，高于胺基的pKa（~9）。水合胺-POSS NP可以通过分子间氢键相互作用并组装成充当表面活性剂的单层膜。最后，可以通过调节POSS的浓度、pH和官能化程度来调节在水/甲苯界面处的胺官能化POSS组装的填充密度。与通过官能化纳米颗粒和聚合物配体之间的相互作用形成的纳米颗粒表面活性剂相比，功能化POSS显示出更高的界面覆盖率，因此具有更低的界面张力。

Tips:

POSS是SiO₂的最小单分散笼状立方型纳米颗粒（NP），尺寸为1-1.5 nm，化学式为(RSiO_1.5)n，其中本研究中的R是附着在立方角上的有机伯胺。POSS分子有精确定义的结构，具有刚性的立方无机SiO₂笼芯，边长为0.53 nm，八个易于官能化的基团位于立方体的角上，POSS的单分散性质使其明显不同于许多其他纳米级材料。

Honghao Hou, Jin Li, Xiangming Li, Joe Forth, Jie Yin, Xuesong Jiang, Brett A. Helms, Thomas P. Russell, Interfacial Activity of Amine‐Functionalized Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes (POSS): A Simple Strategy to Structure Liquids. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201903420

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903420