本文關(guān)鍵詞：吡咯烷類離子液體、二氧化硅納米線及不對(duì)稱修飾微米球的組裝行為研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在綠色化學(xué)的探索和實(shí)踐中,離子液體作為一種新興的綠色溶劑,因具有其他液體不可比擬的特性,如不易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)電率高等,受到全世界工業(yè)和學(xué)術(shù)界的日益關(guān)注。表面活性劑是一類與人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活密切相關(guān)的物質(zhì),它能夠在溶液中形成多種類型的有序分子聚集體,例如膠束、液晶、囊泡、微乳液等。得益于這些豐富多樣的聚集體,表面活性劑在諸如材料、食品、能源、制藥等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。近年來(lái),一系列具有表面活性的離子液體不斷被合成出來(lái),它兼具表面活性劑和離子液體的雙重特性,能夠在溶液中構(gòu)筑多種有序分子聚集體。膠體顆粒常被稱為“人造原子”,以它為構(gòu)筑單元可以自組裝形成膠體顆粒團(tuán)簇、一維納米線、二維陣列和三維超晶體等。利用不對(duì)稱型膠體顆粒作為構(gòu)筑單元能夠增強(qiáng)構(gòu)筑單元的各向異性,從而通過(guò)構(gòu)筑單元之間復(fù)雜的、可控的、定向的自組裝,實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑結(jié)構(gòu)的多樣化和功能的強(qiáng)大化,大大拓展膠體顆粒的應(yīng)用領(lǐng)域和價(jià)值。本論文研究了兩種類型的自組裝：分子自組裝及膠體顆粒自組裝。在分子自組裝的研究中將表面活性劑和離子液體結(jié)合起來(lái),制備了一種具有表面活性的吡咯烷類離子液體,并研究了其在水溶液中參與構(gòu)筑的有序分子聚集體；在膠體顆粒自組裝的研究中,首先制備了線狀的二氧化硅膠體顆粒,探討了其在油水界面處的排列行為對(duì)Pickering乳液穩(wěn)定性的影響。其次,對(duì)利用掠角噴金方法(GLAD)不對(duì)稱修飾膠體顆粒進(jìn)行了初步研究。論文的具體研究?jī)?nèi)容主要包括以下三個(gè)方面：1.研究了吡咯烷類表面活性離子液體C16MPBr在水溶液中參與構(gòu)筑的有序分子聚集體：(1)利用一種含有偶氮苯基團(tuán)的有機(jī)鹽：偶氮苯氧乙酸鈉(AzoNa)作為光響應(yīng)分子,構(gòu)筑了一種可逆的光響應(yīng)型蠕蟲狀膠束體系。在紫外光照射下,AzoNa的構(gòu)象能夠?qū)崿F(xiàn)由反式到順式的轉(zhuǎn)變。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)核磁共振氫譜計(jì)算出光照半小時(shí)后順式AzoNa的比例由約33%上升至約95%。紫外可見吸收光譜進(jìn)一步確認(rèn)了紫外光照射下AzoNa順?lè)礃?gòu)象的轉(zhuǎn)變,光照60 min和光照30 min時(shí)的吸收曲線基本一致,這說(shuō)明溶液在光照30 min時(shí)已經(jīng)達(dá)到光穩(wěn)態(tài)。在可見光照射24 h后,經(jīng)紫外光照射的溶液中的順式偶氮苯重新轉(zhuǎn)變?yōu)榉词脚嫉?這說(shuō)明AzoNa的光轉(zhuǎn)化過(guò)程是可逆的。當(dāng)一定濃度的AzoNa (40-80 mM)加入到100mM C16MPBr水溶液中時(shí),會(huì)形成高粘彈性的凝膠狀溶液；在紫外光照射30 mmin后,樣品的粘度迅速降低,轉(zhuǎn)變?yōu)榭闪鲃?dòng)的液體狀態(tài)。通過(guò)流變學(xué)實(shí)驗(yàn)及冷凍透射電鏡結(jié)果證實(shí),這一粘度急劇降低的現(xiàn)象是由于樣品中的蠕蟲狀膠束轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钅z束導(dǎo)致的。AzoNa分子中偶氮苯基團(tuán)的光致順?lè)串悩?gòu)化改變了它的幾何結(jié)構(gòu),引起AzoNa分子空間位阻和疏水性發(fā)生變化,從而直接影響C16MPBr和AzoNa分子在水溶液中的排列行為。隨著紫外光照射時(shí)間的增長(zhǎng),蠕蟲狀膠束逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钅z束,在宏觀上即表現(xiàn)為樣品粘度的急劇降低。(2)利用外加鹽水楊酸鈉(NaSal),在100mM C16MPBr溶液中構(gòu)筑了水凝膠。加入NaSal之后,體系的η0急劇增大,且在NaSal濃度增至60 mM時(shí)達(dá)到其最大值,約570 Pa·s。前期體系粘度的增大是由于C16MPBr溶液中原有的球狀膠束在NaSal加入后長(zhǎng)度逐漸增大,生長(zhǎng)為長(zhǎng)而柔韌的蠕蟲狀膠束所導(dǎo)致的。隨著NaSal的不斷加入,這些蠕蟲狀膠束彼此之間相互纏繞,同時(shí)將體系中的水分子牢牢束縛在其中,形成了三維的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),最終導(dǎo)致了水凝膠結(jié)構(gòu)的形成,宏觀表現(xiàn)為體系粘度的持續(xù)增大,直至最大值。后期隨著NaSal的進(jìn)一步加入體系粘度逐漸減小,這與枝化膠束的形成有關(guān)。水凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到疏水鹽濃度和外界pH的很大影響,通過(guò)流變學(xué)實(shí)驗(yàn)、核磁共振氫譜及紅外光譜結(jié)果證實(shí),凝膠結(jié)構(gòu)在NaSal濃度為50 mM、pH為9.70時(shí)最穩(wěn)定。C16MPBr頭基和NaSal羧基基團(tuán)之間的靜電引力及兩者間的疏水相互作用提供了凝膠形成的主要驅(qū)動(dòng)力。2.研究了二氧化硅納米線穩(wěn)定的Pickering乳液。通過(guò)濕化學(xué)方法分別合成了親水型和兩親型二氧化硅納米線,其中親水型二氧化硅納米線長(zhǎng)度分別為約1、5、10μm,直徑為200-250 nm；兩親型二氧化硅納米線長(zhǎng)度分別為1.5、2.5、5μm,直徑同樣在200-250 nm范圍內(nèi)。親水型二氧化硅納米線制備的水包油型Pickering乳液中,10μm的親水型二氧化硅納米線穩(wěn)定的乳液在放置4個(gè)月之后仍然能夠保持穩(wěn)定,然而1μm和5μm的兩親型二氧化硅納米線穩(wěn)定的乳液分別在放置3天和7天后完全破乳。通過(guò)掃描電鏡觀察乳液液滴表面發(fā)現(xiàn),1μm和5μm的親水型二氧化硅納米線散亂地分布于液滴表面,大部分納米線由乳液液滴表面轉(zhuǎn)移至水相中；而長(zhǎng)度為10 μm的親水型二氧化硅納米線趨向于彼此之間相互纏繞,并在乳液液滴表面上形成一種二維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),大大增強(qiáng)乳液的穩(wěn)定性。兩親型二氧化硅納米線制備的油包水型Pickering乳液中,三種長(zhǎng)度的兩親型二氧化硅納米線穩(wěn)定的油包水乳液,在放置4個(gè)月后均能夠保持穩(wěn)定。通過(guò)掃描電鏡觀察到三種長(zhǎng)度的納米線均能夠在乳液液滴表面均勻分布,且彼此之間排列緊密,在油水界面處形成了一層固體顆粒膜,從而很好地穩(wěn)定了乳液液滴�？疾炝藘捎H型二氧化硅納米線的長(zhǎng)度、濃度及油/水體積比對(duì)乳液的影響：長(zhǎng)度越長(zhǎng)、濃度越大越有利于乳液的穩(wěn)定；在油的體積分?jǐn)?shù)上升至0.7時(shí),乳液類型由水包油轉(zhuǎn)變?yōu)橛桶?.探索了利用GLAD方法對(duì)球形膠體顆粒進(jìn)行不對(duì)稱修飾。首先,制備了粒徑均一的微米級(jí)聚苯乙烯(PS)膠體顆粒,通過(guò)其在水/空氣界面處的自組裝得到二維膠體晶體單層膜。之后將單層膜轉(zhuǎn)移至經(jīng)親水化處理的玻璃片基底上,對(duì)其進(jìn)行GLAD修飾,控制Au蒸汽的入射角度為10°。經(jīng)GLAD修飾一次后,將單層膜基底翻轉(zhuǎn)180°進(jìn)行第二次GLAD修飾,使PS微球一個(gè)半球的兩側(cè)分別覆蓋Au補(bǔ)丁。單層膜陣列的不均一致使補(bǔ)丁形狀的多樣性,共可得到包括長(zhǎng)方形、三角形及等腰三角形在內(nèi)的三種形貌的補(bǔ)丁。接下來(lái)通過(guò)對(duì)Au補(bǔ)丁的刻蝕,使補(bǔ)丁面積進(jìn)一步減小,近似等腰三角形的補(bǔ)丁經(jīng)過(guò)刻蝕3.5 min之后面積大大減小,幾乎呈點(diǎn)狀分布在PS微球表面。最后,將刻蝕后的基底經(jīng)PDMS壓印、翻轉(zhuǎn),可以再次通過(guò)GLAD對(duì)PS微球進(jìn)行多次修飾,得到含有更多Au補(bǔ)丁的不對(duì)稱膠體顆粒。
【關(guān)鍵詞】：離子液體 膠束 凝膠 膠體顆粒 不對(duì)稱
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O645.1
【目錄】：

• 中文摘要12-15
• ABSTRACT15-19
• 第一章 緒論19-53
• 1.1 引言19
• 1.2 離子液體19-22
• 1.2.1 離子液體的定義19-20
• 1.2.2 離子液體的種類20-21
• 1.2.3 離子液體的性質(zhì)21
• 1.2.4 離子液體的應(yīng)用21-22
• 1.3 表面活性劑22-24
• 1.3.1 表面活性劑的定義22-23
• 1.3.2 表面活性劑的分類23
• 1.3.3 表面活性劑有序分子聚集體23-24
• 1.4 表面活性離子液體參與構(gòu)筑的有序分子聚集體24-30
• 1.4.1 膠束24-28
• 1.4.2 凝膠和液晶28-30
• 1.4.3 微乳液30
• 1.5 Pickering乳液30-35
• 1.5.1 概述30-31
• 1.5.2 Pickering乳液穩(wěn)定性的影響因素31-35
• 1.5.2.1 顆粒的潤(rùn)濕性31-33
• 1.5.2.2 顆粒的大小33
• 1.5.2.3 顆粒的濃度33-35
• 1.5.2.4 油/水體積比35
• 1.5.2.5 其他因素35
• 1.6 膠體顆粒的不對(duì)稱修飾及其可控自組裝35-40
• 1.6.1 概述36
• 1.6.2 文獻(xiàn)綜述36-40
• 1.7 本論文的選題及意義40-41
• 參考文獻(xiàn)41-53
• 第二章 吡咯烷類表面活性離子液體參與構(gòu)筑的有序分子聚集體53-95
• 2.1 基于吡咯烷類表面活性離子液體的光響應(yīng)型蠕蟲狀膠束53-69
• 2.1.1 引言53-54
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)部分54-58
• 2.1.2.1 試劑54-55
• 2.1.2.2 離子液體的合成55
• 2.1.2.3 偶氮苯衍生物的合成55-56
• 2.1.2.4 樣品的制備56
• 2.1.2.5 實(shí)驗(yàn)儀器和方法56-57
• 2.1.2.6 參數(shù)計(jì)算57-58
• 2.1.3 結(jié)果與討論58-69
• 2.1.3.1 光誘導(dǎo)的AzoNa順?lè)唇Y(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變58-61
• 2.1.3.2 光控的基于C_(16)MPBr和AzoNa的分子自組裝體61-68
• 2.1.3.3 光誘導(dǎo)的自組裝過(guò)程機(jī)理68-69
• 2.1.4 小結(jié)69
• 2.2 吡咯烷類表面活性離子液體構(gòu)筑的水凝膠69-88
• 2.2.1 引言70-71
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)部分71-72
• 2.2.2.1 試劑71
• 2.2.2.2 離子液體的合成與表征71
• 2.2.2.3 樣品的制備71
• 2.2.2.4 實(shí)驗(yàn)儀器和方法71-72
• 2.2.2.5 參數(shù)計(jì)算72
• 2.2.3 結(jié)果討論72-88
• 2.2.3.1 NaSal濃度對(duì)水凝膠結(jié)構(gòu)的影響72-79
• 2.2.3.2 pH對(duì)水凝膠結(jié)構(gòu)的影響79-85
• 2.2.3.3 水凝膠的形成機(jī)理85-88
• 2.2.4 小結(jié)88
• 參考文獻(xiàn)88-95
• 第三章 二氧化硅納米線穩(wěn)定的Pickering乳液95-113
• 3.1 引言95-97
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分97-98
• 3.2.1 試劑97
• 3.2.2 二氧化硅納米線的制備97
• 3.2.3 Pickering乳液制備97-98
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)儀器和方法98
• 3.3 結(jié)果討論98-108
• 3.3.1 二氧化硅納米線的制備98-100
• 3.3.2 親水型二氧化硅納米線穩(wěn)定的水包油型Pickering乳液100-101
• 3.3.3 兩親型二氧化硅納米線穩(wěn)定的油包水型Pickering乳液101-108
• 3.3.3.1 兩親型二氧化硅納米線長(zhǎng)度的影響103-105
• 3.3.3.2 兩親型二氧化硅納米線濃度的影響105-107
• 3.3.3.3 油水體積比的影響107-108
• 3.4 小結(jié)108-109
• 參考文獻(xiàn)109-113
• 第四章 膠體顆粒的不對(duì)稱修飾113-134
• 4.1 引言113-114
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分114-115
• 4.2.1 試劑114
• 4.2.2 單分散聚苯乙烯(PS)微球的制備114
• 4.2.3 基底的親水處理114-115
• 4.2.4 Au補(bǔ)丁的刻蝕115
• 4.2.5 PDMS的制備及單層膜的翻轉(zhuǎn)115
• 4.2.6 實(shí)驗(yàn)儀器和方法115
• 4.3 結(jié)果討論115-130
• 4.3.1 PS微球的制備115-117
• 4.3.2 二維膠體晶體單層膜的制備117-120
• 4.3.3 掠角噴金(Glancing Angle Deposition,GLAD)修飾120-126
• 4.3.4 GLAD多次修飾126-130
• 4.4 小結(jié)130
• 參考文獻(xiàn)130-134
• 論文的創(chuàng)新點(diǎn)與不足之處134-135
• 致謝135-137
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文137-138
• 附件138-153

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 解戰(zhàn)峰;馮玉軍;;環(huán)境刺激響應(yīng)型表面活性劑[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年06期

2 丁鵬翔;劉溫霞;;Pickering乳液研究進(jìn)展及其在造紙中的應(yīng)用價(jià)值[J];紙和造紙;2010年04期

  本文關(guān)鍵詞：吡咯烷類離子液體、二氧化硅納米線及不對(duì)稱修飾微米球的組裝行為研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：355935