磷酸正十八酯又名十八烷基膦酸，CAS：4724-47-4，分子式C18H39O3P，白色結(jié)晶，難溶于水、易溶于有機(jī)溶劑。分子一端磷酸基團(tuán)可與金屬、金屬氧化物、MOFs形成穩(wěn)定化學(xué)鍵，另一端長烷基鏈提供低表面能；可自組裝形成致密單分子膜。常用于超疏水材料改性（棉漿、木材/MOFs 復(fù)合體系）、油水分離，也可鈍化鋰基負(fù)極隔絕水氣，提升電池循環(huán)穩(wěn)定性。

應(yīng)用研究

周磊以棉漿纖維(CF)為基底材料,Zr6O4(OH)4(BDC)6(UiO-66)為金屬有機(jī)骨架材料(MOFs),采用水熱合成法制備了UiO-66/CF;利用磷酸正十八酯(OPA)改性UiO-66/CF,在其表面引入疏水烷基鏈,合成了OPA-UiO-66/CF,并對其表面形貌、結(jié)晶結(jié)構(gòu)、疏水親油性能等進(jìn)行了分析表征。結(jié)果表明,UiO-66可均勻負(fù)載在CF表面,且生長在CF表面的UiO-66晶體粒徑是純相UiO-66晶體粒徑的1/10;OPA-UiO-66/CF具有疏水親油性能,對油包水乳液的分離效率可達(dá)99.6％[1]。

韓宇以巴沙木為主要研究對象，采用溶劑熱法在木材內(nèi)部及表面生長金屬有機(jī)骨架化合物亞微米級乳突狀結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行磷酸正十八酯(n-Octadecylphosphonicacid，縮寫OPA)修飾，獲得具有較好水浴穩(wěn)定性與超疏水性能的改性木材。研究發(fā)現(xiàn)通過溶劑熱法在巴沙木表面成功生長金屬有機(jī)框架化合物MIL-88(Fe)粒子，并采用磷酸正十八酯疏水劑修飾，制備出具有超疏水性能的木材。MIL-88(Fe)粒子為實(shí)現(xiàn)超疏水提供較大的粗糙度，磷酸正十八酯提供了低表面能物質(zhì)，MIL-88(Fe)中的Fe與磷酸正十八酯反應(yīng)形成Fe-O-P鍵，使長鏈烷烴末端指向木材表面外。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在巴沙木切面邊緣位置生長了大量MIL-88(Fe)粒子，當(dāng)反應(yīng)物濃度達(dá)到0.10mol/L時，巴沙木水穩(wěn)定性提升69.5%，水接觸角為151.12°，均展現(xiàn)出超疏水的特性。揭示MIL-88(Fe)顆粒的六棱梭形亞微米結(jié)構(gòu)和磷酸正十八酯修飾使木材疏水的機(jī)理，提出一條MOFs修飾木材制備超疏水木材表面的路徑，為整體疏水木材的制備提供改性思路[2]。

康拓將磷酸正十八酯（OPA）通過單分子自組裝的方法鈍化Li-CNT復(fù)合材料，獲得OPA-Li-CNT。采用和頻光譜（SFG）研究了磷酸正十八酯分子在金屬鋰表面自組裝過程中的動力學(xué)，SFG結(jié)果表明，磷酸正十八酯分子通過磷酸鋰的連接自組裝于金屬鋰表面，烷基鏈整齊排列于OPA-Li-CNT外層，致密排布的烷基鏈能夠阻止金屬鋰與環(huán)境中的水分、氧氣等組份反應(yīng)。自組裝單分子層（SAM）鈍化的Li-CNT材料在干燥空氣中甚至空氣中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，并且可與特定的溶劑混合后進(jìn)行混漿涂布操作。通過混漿涂布法制備的金屬鋰負(fù)極在全電池應(yīng)用中在33%的DOD以及1C的循環(huán)倍率下庫侖效率約為98.8%。在金屬鋰表面通過分子自組裝形成穩(wěn)定的SAM層促進(jìn)金屬鋰的鈍化，這為更好地應(yīng)用金屬鋰負(fù)極提供了新的思路[3]。

參考文獻(xiàn)

[1] 周磊. OPA-UiO-66/棉漿纖維復(fù)合材料的制備及其油水分離性能[J]. 中國造紙學(xué)報,2022,37(3):53-61. DOI:10.11981/j.issn.1000-6842.2022.03.53.

[2] 韓宇. 巴沙木的超疏水改性與熒光透明化研究[D]. 哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2024.

[3] 康拓. 金屬鋰復(fù)合負(fù)極的制備與性能研究[D]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2020.