盐对有机分子在非离子型和两性离子型聚合物刷上的吸附作用的影响

《Langmuir》：Salt Effects on the Adsorption of Organic Molecules on Nonionic and Zwitterionic Polymer Brushes

吸附行为与吉布斯自由能变化的关系研究，非离子和两性离子聚合物刷在盐溶液中的吸附差异，分子动力学模拟与实验结果对比，离子强度对表面吸附的影响机制，抗污性能的盐依赖性分析

　　

我们利用全原子分子动力学模拟研究了有机分子在非离子型聚(2-羟基乙基甲基丙烯酸酯)和两性离子型聚(羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯)聚合物刷上的吸附行为，实验溶液的盐浓度分别为0.0 mol kg^–1和0.6 mol kg^–1 NaCl。已有研究表明，盐类对吸附的影响表现为促进或抑制吸附作用，其原因分别是盐类导致聚合物链的收缩或伸展。由于我们使用了密度极高的聚合物刷，因此在模拟中并未观察到这种结构变化。尽管如此，0.6 mol kg^–1盐浓度下的吸附量仍与0.0 mol kg^–1盐浓度下的吸附量不同。这是因为Na⁺和Cl^–离子改变了溶液中吸附物的吉布斯自由能，但并未影响聚合物刷中的吸附物吉布斯自由能。在解释文献中报道的两种非离子型聚合物和四种两性离子型聚合物的实验结果时，我们考虑了这一机制。对于两种两性离子型聚合物在盐水中表现出的优异防污性能，如果不考虑盐类引起的聚合物链伸展，是无法解释的；而在其他情况下，溶液中吸附物吉布斯自由能的变化似乎在盐类对防污性能的影响中起主要作用。