新型两亲分子的设计合成及其在煤岩组分分离中的应用研究

利用新型Geminis结构性能的可裁剪性，充分考虑不同煤岩组分表面性质及其差别，设计、合成一系列结构参数连续递变的新型Geminis两亲分子，并将其应用于煤岩组分分离的实践，系统研究煤岩组分分离过程中的基本胶体界面化学问题。主要考察亲疏水平衡值、电荷密度、连接臂性质等两亲分子结构性能参数对煤岩组分分离过程的影响及其规律性，筛选出适合煤岩组分分离的两亲分子结构进而开发出基于Geminis两亲分子的浮选药剂配方。以上问题的提出和解决对新型两亲分子应用于煤岩组分分离甚至整个选矿领域具有一定理论和实际意义，相信通过此系列两亲分子的合成及其在煤岩组分分选领域应用情况的研究，将有助于提高对煤岩组分分离过程的基本理论问题的认识，为新型两亲分子在选矿领域的大规模应用奠定基础。

根据项目计划主要完成了以下工作：.1. 设计合成了两亲分子12种，确定了其结构研究了其基本组装性质；.2. 研究了表面活性剂对煤岩组分表面电性的调控作用及其规律性，发现阳离子表面活性剂在一定条件下可有效增强不同煤岩组分颗粒的表面电性差异，而其他种类的表面活性剂对煤岩组分的表面电性调控作用不明显。与经典阳离子表面活性剂相比，Gemini型两亲分子对煤岩组分的表面电性改变没有明显优势。.3. 在两亲分子组装行为研究方面，我们利用两种功能性两亲分子在溶液中的简单静电组装制备了功能性杂化纳米线结构。通过对照实验发现静电自组装是杂化纳米结构形成的主要机理和推动力；吸收光谱和荧光光谱数据说明在这种纳米结构中存在电子给体-电子受体之间的光诱导电子转移过程，结合理论计算结果我们提出了光诱导电子转移的具体机理；光电化学测试发现这种纳米线结构具有稳定的可重复的光电响应特性；这一工作的意义在于展示出超分子组装材料在太阳能捕获，光信号检测甚至纳米电子器件方面的潜在应用价值。.4. 在固液界面性能调控研究方面，我们制备了新型无机有机核壳纳米棒阵列结构CdS@g-C3N4。通过XRD、SEM、TEM、XPS、FTIR等表征了所得纳米结构的组成和性能。通过光电化学研究我们发现复合阵列结构在光电化学响应性能和对强光辐射的稳定性方面大大均优于单纯的CdS纳米棒阵列结构。复合纳米结构电极上的光电流密度可以达到1.16 mA/cm2，比单纯CdS纳米棒整列结构的光电流密度高出2.5倍；经过10小时的持续照射，复合结构光电极的电流密度仍然保持了85%以上，而单纯CdS光电极的电流密度衰减到不足20%。我们这一实验结果说明通过有机无机复合纳米结构大大提高半导体光电极响应性能及稳定性的可行性，为太阳能转化、储存研究提供了新的思路。.在本项目研究的基础上我们发表研究论文5篇，申请并授权发明专利一项。.