纳米孔道调控正十六烷n-C16H34的相变行为

　　纳米限域下流体的相变行为的研究，是探索纳米尺度软物质性质的基础。然而，纳米空间内物质的分子存在状态、相态以及相变，比较常规体系往往很大的差异，结晶、熔化过程会变的十分复杂，成为研究其物理性质需要关注及解决的问题。山东农业大学化学院的兰孝征研究组以正烷烃n-C₁₆H₃₄作为模型物质，吸附于介孔材料中。通过改变孔道尺寸、孔壁极性、及孔道形貌，对纳米限域下n-C₁₆H₃₄的相变行为做了深入的研究。这一研究成果发表在2015年7月22日美国化学会旗下的期刊《The Journal of Physical Chemistry C》上。 

　　该研究组发现了孔内n-C₁₆的熔点根据孔径、孔壁极性、孔道形貌的差异发生不同程度的下降。在可控孔径玻璃CPG（300 nm）中，n-C₁₆的相变序与常规类似。然而，除了CPG（8.1 nm）升温没有R_II旋转相外，在SBA-15（7.8 nm）和C-SBA-15（15.6 nm）（碳壁）升降温过程和CPG（8.1 nm）的降温过程中都出现了R_I和R_II旋转相。这些转动新相的出现都可以归因为尺寸作用，孔壁作用和孔形貌的影响。

图1 纳米孔道调控正十六烷n-C₁₆H₃₄的相变行为研究示意图

　　结合在北京同步辐射装置4B9B-衍射实验站开展的变温XRD实验获得了纳米孔中部分正烷烃n-C₁₆的晶体结构，结合低温DSC，推断可冻结n-C₁₆的晶型，确定各种界面作用下熔点、凝固点及其焓变与尺寸关系的模型。  

图2 C-SBA-15(15.6nm)和SBA-15(17.2nm)中正烷烃n-C16的变温XRD数据。