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第1章 引言 1

1.1 界面的重要性 1

1.2 表面和界面 2

1.2.1 导言 2

1.2.2 界面的分类 3

1.2.3 界面区域界定 3

1.3 稳定的界面 4

1.4 重要概念 5

1.4.1 表面张力和表面压力 5

1.4.2 湿润 5

1.4.3 吸附 5

1.4.4 乳状液 6

1.4.5 胶体 6

1.4.6 膜 7

1.5 本书的结构安排 7

拓展阅读 8

界面科学的文献 8

章节参考文献 8

参考文献 8

课后练习 9

第2章 表面的毛细现象和力学作用 10

2.1 表面张力和功 10

2.1.1 表面张力的定义 10

2.1.2 伸长功 12

2.1.3 接触角、湿润和扩散 13

2.1.4 应力二次曲线 17

2.1.5 黏附功和内聚功 17

2.2 表面张力的测定 19

2.2.1 Wilhelmy平板法 19

2.2.2 毛细上升法 20

2.2.3 滴重法和滴体积法 22

2.2.4 最大气泡法 23

2.2.5 固着液滴和悬垂液滴法 24

2.2.6 微量移液法 24

2.2.7 油滴指示剂法 25

2.3 拉普拉斯方程式 26

2.3.1 拉普拉斯方程式的应用 29

2.4 开尔文方程式 30

2.4.1 开尔文方程式的推论 30

2.4.2 开尔文方程式的验证 36

2.5 纯液体的表面张力 36

2.5.1 温度对于表面张力的影响 36

2.5.2 液体的表面张力 37

2.5.3 亲水-亲油相互作用 38

总结 39

拓展阅读 40

参考文献 40

课后练习 41

第3章 表面吸附和表面热力学 43

3.1 导言 43

3.2 界面模型 43

3.2.1 表面相分析 44

3.2.2 表面过剩分析 44

3.3 吸附 45

3.3.1 吸附和分界面 45

3.3.2 划定界面的规则 46

3.3.3 吸附等温线 48

3.4 界面热力学特性 48

3.4.1 机械功 48

3.4.2 内能和焓 49

3.4.3 吉布斯自由能 49

3.5 表面过剩化学势 50

3.6 吸附量的测定 51

3.6.1 浓度变化法 51

3.6.2 表面分析法 51

3.6.3 表面张力变化法——吉布斯等温吸附曲线 52

3.7 溶剂吸附 54

3.8 吸附动力学 54

总结 55

拓展阅读 55

参考文献 55

课后练习 55

第4章 气液界面：吸附、薄膜、泡沫、气溶胶 57

4.1 导言 58

4.2 平衡吸附的测定 58

4.2.1 表面张力的测定 59

4.2.2 表面分析 59

4.3 吸附动力学观察 61

4.3.1 新形成界面的吸附 61

4.3.2 表面波 62

4.4 非离子溶质的吸附 64

4.4.1 溶质浓度对表面张力的影响 64

4.4.2 Szyszkowski-Langmiur吸附 66

4.4.3 状态方程 68

4.4.4 负吸附 68

4.4.5 吸附动力学 68

4.5 离子溶液吸附 69

4.6 表面活性剂吸附 70

4.6.1 表面活性剂的分子结构 70

4.6.2 表面活性剂溶液的表面张力 71

4.6.3 表面活性剂的吸附 71

4.7 胶束 76

4.7.1 表面活性剂溶液性质 77

4.7.2 形成胶束的分子的要求 79

4.7.3 聚集体的形成 80

4.7.4 胶束结构 81

4.7.5 增溶作用 83

4.7.6 影响临界胶束浓度的因素 84

4.7.7 杂质效应 84

4.8 表面活性剂的应用 85

4.8.1 湿润 86

4.8.2 去污 86

4.8.3 疏水 88

4.8.4 乳化作用 88

4.8.5 浮游选矿 88

4.8.6 油回收 89

4.8.7 膜侵蚀 90

4.9 膜和泡沫 90

4.9.1 导言 90

4.9.2 膜张力 91

4.9.3 气体渗透性 92

4.9.4 泡沫形成及其稳定性 93

4.9.5 Plateau边界 94

4.9.6 泡沫中的起泡性状 94

4.9.7 泡沫抑制 95

4.10 Marangoni效应 95

4.11 气溶胶 97

4.11.1 实际生活中的气溶胶 97

4.11.2 形成 97

4.11.3 液体气溶胶的特性 98

4.11.4 气溶胶对开尔文方程式的验证 102

总结 102

拓展阅读 103

参考文献 104

课后练习 105

第5章 不可溶单分子层和Langmiur-Blodgett膜 107

5.1 导言 107

5.2 流动单分子层的形成和处理 109

5.2.1 对分子的要求 109

5.2.2 扩散 109

5.2.3 表面膜的平衡 110

5.2.4 圆形槽 111

5.2.5 油-水界面的表面膜平衡 111

5.3 表面压力-面积关系 112

5.4 Langmiur-Blodgett膜的沉积 113

5.5 表面结构的研究技术 115

5.5.1 表面膜平衡 115

5.5.2 表面电势 115

5.5.3 表面黏性 116

5.5.4 X射线散射技术 117

5.5.5 中子散射 119

5.5.6 振动光谱和电子能谱 120

5.5.7 电子衍射 121

5.5.8 电子显微镜技术 121

5.5.9 椭偏仪测量法 121

5.5.10 Brewster角和荧光光谱 121

5.5.11 探针显微技术 122

5.5.12 其他固体表面研究技术 123

5.6 流动单分子层的结构和特性 123

5.6.1 重要的单分子层相 123

5.6.2 相转变 130

5.6.3 扩散压力平衡 131

5.6.4 单分子层塌陷 133

5.6.5 聚合物单分子层 133

5.7 单分子层的相互作用 134

5.7.1 两非水溶性组分 134

5.7.2 可溶性表面活性剂对表面层的渗透 137

5.7.3 单分子层之上的反应 138

5.8 LB膜的结构 139

5.9 应用 142

5.9.1 铺展单分子层 142

5.9.2 LB膜 144

总结 146

拓展阅读 146

参考文献 147

课后练习 148

第6章 液-液界面：乳化；膜 150

6.1 导言 150

6.2 乳化 151

6.2.1 乳化的形成 152

6.2.2 乳化类型 154

6.2.3 粒径分布 154

6.2.4 乳化稳定性 155

6.2.5 乳化流变性 159

6.3 乳化稳定性和乳化剂的选择 161

6.3.1 早期理论 161

6.3.2 电化学角度理解乳化稳定性 162

6.3.3 空间位阻稳定机制 164

6.3.4 固体颗粒的稳定性 165

6.3.5 乳化剂和HLB系统 165

6.4 微乳液 167

6.5 乳液聚合 169

6.6 液-液相互作用 171

6.7 膜 171

6.7.1 人工膜 172

6.7.2 黑脂膜 177

6.7.3 自组装膜 178

总结 179

拓展阅读 180

参考文献 180

课后练习 181

第7章 固体表面 182

7.1 导言 182

7.2 单晶表面 184

7.2.1 Miller指数 184

7.2.2 表面重构 185

7.3 固体表面的研究技术 186

7.3.1 光谱法 186

7.3.2 衍射方法 193

7.3.3 表面等离子体共振 195

7.3.4 扫描探针技术 195

总结 198

拓展阅读 198

参考文献 199

课后练习 199

第8章 气-固界面：吸附；催化剂 201

8.1 导言 201

8.2 气体吸附测量 202

8.2.1 物理吸附与化学吸附的对比 202

8.3 气体吸附的测量 203

8.3.1 压力／体积测量法 204

8.3.2 流量法 206

8.3.3 重量分析法 207

8.4 等温吸附 207

8.4.1 导言 207

8.4.2 等温吸附分类 207

8.5 等温方程式 208

8.5.1 Langmuir吸附方程式 209

8.5.2 BET方程式 212

8.5.3 有限吸附的BET方程式 219

8.5.4 Freundlich和Temkin等温吸附方程式 219

8.5.5 其他的等温吸附方程式 220

8.6 毛细管凝聚 220

8.7 吸附层结构 222

8.7.1 吸附的初期阶段 222

8.7.2 多层吸附 222

8.8 化学吸附 223

8.8.1 化学吸附的等温吸附 223

8.8.2 化学吸附的特异性 224

8.8.3 化学吸附的表面重构 225

8.9 吸附的焓变 225

8.10 吸附动力学 226

8.10.1 物理吸附动力学 226

8.10.2 化学吸附动力学 228

8.11 异相催化剂 229

8.11.1 异相催化剂概述 230

8.11.2 反应物的吸附，第二步 231

8.11.3 吸附层内的反应，第三步 233

8.11.4 产物的脱附，第四步 237

总结 238

拓展阅读 238

参考文献 239

课后练习 239

第9章 液-固界面：吸附；胶体 242

9.1 导言 242

9.2 吸附的测定 243

9.3 低溶质浓度吸附 244

9.4 高溶质浓度吸附 247

9.4.1 复合物等温吸附 247

9.5 离子吸附和双电层 248

9.5.1 Helmholtz模型 249

9.5.2 Gouy-Chapman模型 249

9.5.3 Stern模型 252

9.5.4 总结 252

9.6 电动力学 253

9.7 胶体分散系 254

9.7.1 亲水和疏水胶束 254

9.7.2 胶体分散系的制备 255

9.8 胶体分散系特性 256

9.8.1 Brownian运动 256

9.8.2 光散射 257

9.8.3 粒径测量 260

9.8.4 粒子电荷测量 261

9.8.5 胶束稳定性 263

9.9 电解质作用下的疏水胶束聚沉 264

9.9.1 表面电荷 264

9.9.2 Sculze-Hardy规则 264

9.9.3 胶粒分散系的稳定性——DLVO理论 266

9.9.4 聚沉动力学 271

9.9.5 DLVO理论概述和局限性 271

9.9.6 粒子间作用力的测量 272

9.10 胶粒相互作用中的溶剂化作用 273

9.10.1 粒子相互作用中的溶剂结构 273

9.10.2 胶粒的空间位阻稳定性 274

9.11 纳米粒子 275

9.11.1 纳米科学和纳米技术 275

9.12 黏土矿物 277

9.12.1 黏土矿物的结构 278

9.12.2 黏土矿物的膨胀 280

9.12.3 黏土矿物分散系 281

9.13 自组装薄膜 282

总结 285

拓展阅读 286

参考文献 287

课后练习 287

第10章 生物界面 289

10.1 导言 289

10.2 膜物质 290

10.2.1 磷脂 290

10.2.2 胆固醇 293

10.2.3 磷脂＋胆固醇 293

10.2.4 膜蛋白 293

10.3 双分子层 296

10.3.1 结构 296

10.3.2 特性 297

10.4 囊泡和脂质体 298

10.4.1 磷脂的自组装 298

10.4.2 囊泡的渗透性 300

10.4.3 电子显微镜 300

10.4.4 应用 301

10.5 细胞膜 301

10.5.1 组成 301

10.5.2 结构 302

10.5.3 功能：选择性透过 303

10.5.4 表面活性剂效应 307

10.6 分子识别 307

10.6.1 相互作用的本质 307

10.6.2 缔合常数 308

10.6.3 表面技术的应用 310

10.7 肺表面活性物质 310

10.7.1 天然的肺表面活性物质：组成和功能 311

10.7.2 肺表面活性物质的形成和生命周期 311

10.7.3 肺表面活性物质的表面活性 312

10.8 呼吸道中的气溶胶 312

10.8.1 呼吸系统和大气污染 312

10.8.2 气溶胶的治疗作用 313

10.9 细菌的表面吸附 314

总结 316

拓展阅读 316

参考文献 318

课后练习 319