電荷控制劑的理論電荷密度如何計算?

2021-03-01 造紙助劑與紙機溼部化學

昨天有朋友問了三個問題:

1：聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDADMAC，見圖1)和聚胺(PA，一般指DMA-EPI共聚物，見圖2)的電荷密度哪個高？

2：哪種對白水中陰離子中和效果更好？

3：化學成分相同的電荷控制劑，其不同分子量對電荷中和效果的影響如何？

圖1. 聚二甲基二烯丙基氯化銨結構圖

圖2. 聚胺結構圖

今天只答一下問題1。周末了，不想寫太多。

 對於問題1，建議先計算一下各自的理論電荷密度。

那這些控制劑的理論電荷密度怎麼計算呢？建議先掌握其中一個理解上需要的訣竅，在之前的一篇推文「陰、陽離子標準滴定液的配製」中。

如果不想特意去理解我所謂的訣竅，那麼以PDADMAC為例，是這樣計算的：

∵單體DADMAC或圖1中重複單元的分子量為162，而每個重複單元帶一個正電荷，

∴PDADMAC的電荷密度 = 1mol (1000mmol)/162g = 6.17mmol/g。

寫外文論文或專利時，一般得寫成6.17meq/g。

關於meq/g和mmol/g 的差別，請參考「摩爾濃度還是當量濃度？談談電荷需求量/電荷密度的單位問題」。

至於圖2中PA的電荷密度，煩請自己動手算一算。勇敢一點的話還可以在留言處寫下你的答案。明晚公布答案。

實際PA產品和PDADMAC產品的電荷密度是多少(固含量折算成一樣的情況下)，還得看合成製備時的反應是否完全，或副反應的嚴重程度，一般都會比理論計算量小一些。

感謝鼓勵！

相關焦點

  • 如何分析第一原理計算結果:電荷密度圖、能帶結構、態密度的分析
    電荷密度圖是以圖的形式出現在文章中，非常直觀，因此對於一般的入門級研究人員來講不會有任何的疑問。唯一需要注意的就是這種分析的種種衍生形式，比如差分電荷密圖（def-ormation charge density）和二次差分圖（difference charge density）等等，加自旋極化的工作還可能有自旋極化電荷密度圖（spin-polarized charge density）。
  • 二維電荷密度波材料研究取得進展
    近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所研究員鄒良劍課題組、與北京計算中心研究員林海青、常凱合作，通過對二維電荷密度波材料1T-TaS2
  • 進展|雷射誘導的電荷密度波動力學
    在1T-TaS2的電荷密度波（charge density wave, CDW）相中，雷射不僅能夠幫助我們理解材料基態與激發態性質，甚至能夠誘發出新物相。在雷射的照射下，1T-TaS2電荷密度波相中的振幅模式會被激發，其晶格體系和電子體系會發生集體的振蕩。超短的雷射束照射能夠關閉電荷密度波相中的CDW帶隙（起源於晶體結構畸變）和Mott帶隙（起源於電子-電子強關聯作用）。
  • 談談電荷需求量/電荷密度的單位問題
    昨天已經劇透，今天要說說電荷需求量/電荷密度的單位問題。大家都知道我們做技術的應該多看文獻。
  • VASP實用教程-從入門到進階-第九彈:差分電荷密度
    接下來我們將通過三章教程來講解一下電荷方面的計算教程。本章教程先來講解一下如何計算差分電荷密度。差分電荷密度(charge density difference)通常是用來分析成鍵的過程或是結構弛豫前後電荷的轉移，當然，也有人用來分析基態和激發態的電荷分布差別等情況。下面我們來介紹一下如何計算差分電荷密度。
  • 奚嘯翔團隊在二維電荷密度波形成機理方面取得新進展
    電荷密度波是金屬材料在低溫下發生相變後的一種可能的基態，導致原本均勻分布的電荷密度在實空間發生周期性波動，並且伴隨著晶格畸變。這種有趣的現象在低維金屬材料中十分普遍。人們對一維條件下電荷密度波的形成原因已經有了比較清楚的認識。二維或準二維電荷密度波材料更為豐富，但關於其形成機理卻始終存在著不同的觀點。此外，在不少材料中電荷密度波與超導存在著微妙的關聯。
  • 進展|電荷密度波導致的軸子絕緣體研究進展
    早在2012年，汪忠和張首晟教授提出[1]，在考慮電子-電子之間的相互作用後，手徵相反的外爾點發生費米面nesting（嵌套），外爾半金屬可以失穩轉變到電荷密度波（charge-density wave; CDW）相，同時，它也是一個軸子絕緣體 (axion insulator)，包含拓撲磁電耦合項θE·B (E和B分別是電場和磁場)。
  • 電荷密度波與自旋密度波
    電荷密度波（charge density wave->CDW）不穩定性最早是由Frohlich和Peierls在1954,1955年提出的
  • 電荷密度波的形成機制之謎
    在一維體系中，Peierls機制很好地解釋了電荷密度波的機理。由於電荷密度波這個想法就是Peierls提出的，無論在教科書上，還是實際材料中，討論電荷密度波首先就要考慮這個機制。不過，這個機制的核心並不是電子聲子耦合（electron-phonon coupling）。
  • 電荷不是粒子,但相信電荷存在,正是我們人類的明智!
    帶有多餘正電荷或負電荷的物體叫做帶電體，習慣上有時把帶電體叫做電荷。粒子電荷的二分量理論說明同位旋是描述粒子帶電狀態的旋量。認 為基本粒子的電荷都是由兩個分量合成：一個是自旋分量，另一個是同位旋分量。所以從這句話中可以看出，電荷這種性質的存在，與自旋應該是有關的。但是不能就此說自旋產生電荷，沒有這樣的理論。
  • 1T-TiSe2電荷密度波相變機理研究取得重要進展
    層狀二維三角格子結構的二硫屬過渡金屬化合物是一類典型的電荷密度波體系。依照離子堆積的方式和對稱性的差別，該類材料可形成不同的結構，其中受到廣泛關注的是1T和2H結構類型(1和2 表示一個單胞含有的過渡金屬層數目，T和H表示結構具有的三角和六角對稱性)。2H型二硫屬過渡金屬化合物往往表現出電荷密度波和超導電性共存。
  • 太陽能電池電荷損失的量化分析方法研究取得重要進展
    在光電轉換過程中，光伏器件內部經歷了光生電荷的產生、分離、轉移、輸運、複合、抽取等多個體相和界面動力學過程。這些電荷動力學過程本質上主導著器件本身的性能。如何精確測量些微觀動力學參數?如何準確理解這些動力學過程的物理機制?是光電、電光領域的重要研究課題。也是評價材料性能和指導器件結構優化進而提高器件性能的必由之路。
  • 聲子和雜質限制的電荷輸運計算:EPIC STAR
    該研究提出了一種高計算效率的第一性原理方法，以預測半導體本徵電荷輸運性質。
  • 王楠林課題組在《物理評論快報》發表關於電荷密度波體系紅外和超...
    電荷密度波是固體電子系統的一種集體凝聚現象，表現為晶體中電荷密度的周期性調製，一般也同時伴隨著出現新的晶格周期。作為多粒子系統的一種演生現象，電荷密度波一直是凝聚態物理感興趣的前沿課題之一。電荷密度波狀態中不僅可以有單粒子激發同時還存在集體激發。
  • 超高摩擦電荷密度刷新摩擦納米發電機性能紀錄
    作為一種能量收集器件，摩擦納米發電機的應用及商業化強烈地依賴於它的功率密度，而功率密度又與摩擦電荷密度成二次方關係。因此，人們一直致力於通過改善材料、結構優化和表面修飾等方法來提高摩擦電荷的密度，但此前所有研究中的可利用摩擦電荷密度都受到空氣擊穿現象的困擾。
  • 發現電荷密度波順序會被「記住」,或將為超導體研究帶來新突破!
    在美國能源部(DOE)布魯克海文國家實驗室工作的布魯克海文和倫敦大學學院的科學家限制發現了一種新的，令人驚訝的周期性電荷排列。這種電荷排列與銅酸鹽中的超導電性共存，稱為電荷密度波(CDW)，發現當樣品反覆加熱超過電荷密度波消失的溫度時，樣品中特定的電荷密度波順序會被「記住」。這一發現為研究這些耐人尋味的材料機制開闢了一條新途徑，使科學家向完整的銅酸鹽中電子行為邁進了一步。
  • 進展|超快電荷序形成的激子-聲子自放大機制
    電荷密度波的形成機理仍是凝聚態物理的熱點問題，並與超導等量子現象息息相關。材料中的電子是一個關聯體系，有各種複雜的相互作用，其能蘊含著新型的電荷密度波機理。特別是層狀材料二硒化鈦（TiSe2）中，不僅存在由激子誘導的電荷密度波，而且會在摻雜和應力調製時出現超導態，因此受到了廣泛的關注。
  • 高中物理:元電荷是點電荷嗎?
    現在公認的元電荷的值為e=1.60217733×10-19C在我們的計算中,可取e=1.60×10-19C當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多,以致帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對它們之間的作用力的影響可以忽略時,這樣的帶電體就可以看做帶電的點,叫做點電荷。可見,點電荷類似於力學中的質點,也是一種理想化的物理模型。
  • ...物理評論快報》發表關於電荷密度波體系紅外和超快光譜研究工作
    電荷密度波是固體電子系統的一種集體凝聚現象，表現為晶體中電荷密度的周期性調製，一般也同時伴隨著出現新的晶格周期。作為多粒子系統的一種演生現象，電荷密度波一直是凝聚態物理感興趣的前沿課題之一。電荷密度波狀態中不僅可以有單粒子激發同時還存在集體激發。
  • 電荷放大器原理
    導讀：眾所周知，放大器是一種對各參量進行放大的儀器，因此電荷放大器字面就可理解為放大電荷的儀器。究竟電荷放大器是不是和字面意思一致呢?它又是如何完成其特定功能的呢?