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《浮选溶液化学作业2》姓名：王建军学号：授课老师：学院：资源加工与生物工程学院编写日期：2015年6月关于矿物加工应用LB膜技术的思考1.LB膜的特点LB膜技术是一种人为控制特殊吸附的方法,将具有脂肪链疏水基团的双亲分子溶于挥发性溶剂中,通过垒控制表面压,溶质分子便在气/液界面形成二维排列有序的单分子膜，即Langmuir膜(L膜)。用膜天平将不溶物单分子膜转移到固体基板上,组建成单分子或多分子膜，即Langmuir-Blodgett膜。特点：（1）膜的厚度可以从零点几纳米至几纳米；（2）高度各向异性的层状结构；（3）理论上具有几乎没有缺陷的单分子层膜。因此LB膜技术可以在分子水平上进行设计,按人们预想的次序排列和取向,制成分子组合体系,这是实现分子工程的重要手段。2.LB膜的应用一、传统领域（1）超微细粒子(UltraFineParticle,UFP)在LB膜上的有序组装。袁迅道采用LB技术,以SnO2纳米微粒水溶胶为亚相,用花生酸对其进行有序组装,制得了粒度分布均匀、较为致密的SnO2-花生酸复合单层或多层组合体。（2）LB膜在光学中的应用。C60是球形的憎水分子,虽然可以在空气-水界面上形成稳定的Langmuir膜，但很难转移到基片上形成质量较好的多层光学膜。叶险峰将C60与花生酸(arachidicacid,AA)混合,利用花生酸良好的成膜性能,则可制得高质量的C60/AA复合LB多层膜，并首次对其三阶光学非线性进行了研究。（3）LB膜在电化学中的应用。LB技术能实现分子水平的组装设计,制作出具有定向次序的分子组合,精确控制分子的取向和排列,不仅具有功能电极的优越性,也为研究界面电子转移提供了必要的条件。（4）单分子膜与自然界存在的生物膜有许多相似之处。生物膜含有类脂、蛋白质和少量糖类等物质。类脂品种很多,例如胆甾醇、磷类脂等,它们也都是两亲性化合物,可以形成双层结构,称为双层LB膜。利用LB技术组装磷脂和蛋白质等各种有机分子,仿制生物膜结构,研究生物膜在生物现象中的能量转换和物质传输过程中所起的各种功能,以揭示生命现象,探索仿生LB功能膜的应用。二、矿物加工（1）分子层面的研究。利用LB膜技术可实现选矿药剂分子在所用矿物基板上形成单分子层或者多分子分层以及复合分子层，通过各种检测研究药剂分子在矿物表面的排列形式、吸附形式、吸附密度、吸附速率以及多种药剂分子间的协同方式等信息，为寻找高效选择性药剂提供理论支撑。（2）制得完美晶体，便于对应研究。贾秀玲等利用牛血清白蛋白LB膜诱导方解石的生长，在BSA单层LB膜诱导下,形成形状规则、边缘清晰的多层盘状方解石晶体,且沿(104)晶面取向生长（见图1）。逯乐慧等利用LB膜诱导CaF2单晶的生长，在二十二烷基羧酸LB膜诱导下，氟化钙晶体只沿（220）晶面取向生长。对于这些具有特定晶面方向的单矿物晶体，可以研究药剂作用于不同晶面时的不同吸附情况。图1.无膜诱导生长CaCO3晶体(a,b)和有LB膜诱导生长的晶体（c,d）SEM照片（3）可实现微细粒矿物结晶生长，以及高度提纯矿物材料。邓穗平，欧阳健明采用经草酸钾处理后存在缺陷的二棕搁酸磷酌酞胆碱（DPPC）的LB膜为模型，研究了模型膜的缺陷畴区及其对一水草酸钙（COM）晶体生长的促进作用。(a)(b)(c)(d)结果表明：不同性质BL膜促进成核和生长的强弱依次为:经草酸钾处理的LB膜缺陷畴区正常LB膜的LC/LE边界正常LB膜非边界区域无膜诱导，见图2所示。一方面，这种缺陷的LB膜为微细粒矿物的结晶生长提供了一个方向，对于处理微细粒矿物有借鉴意义；另一方面，生长出来的晶体纯度很高，对要求高纯度矿物材料的行业提供了新的可能。我们可以利用对应的缺陷LB膜去生长对应的矿物晶体，如果可以实现这种技术，那么可以省去选矿、湿法冶金以及提纯等诸多技术的成本，经济效益可想而知。图2.缺陷LB膜诱导的COM晶体的SEM图像（4）利用仿生物膜技术实现多种药剂的自组装，制成载体药剂用于浮选目的矿物或者模拟生物膜自吸收目的矿物。3.LB膜检测目前,许多现代化的物理、化学、电子学和分子动力学实验分析技术已应用到LB膜的研究中。如X-射线衍射、透射电子显微镜(TEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、表面增强共振拉曼光谱(SERRS)、偏振光谱、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、掠角发射光谱(GIR)、散射光谱和衰减全反式技术(ATR)等。通过这些实验技术不仅可以得到分辨率较高、质量较好的LB膜图谱,而且可以得到LB(a)(b)(c)(d)膜中有关疏水性碳氢尾链和亲水性头基的分子取向、亚晶胞排列、生色团构象、化学键、第一层单分子膜与基底平面间相互作用等有用的结构信息。用于研究LB膜结构的衍射法有多种,如小角X-射线衍射、反向高能电子衍射、透射电子衍射、X-光或中子衍射法等,它们具有无破坏性、鉴别膜结构速度快、样品用量少等点。