離子液體表面活性劑誘導(dǎo)的有序聚集體微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變研究.pdf

1、對離子液體表面活性劑的設(shè)計(jì)合成,不僅擴(kuò)展了離子液體及表面活性劑的種類和數(shù)量,而且增加了二者之間的溝通與連接,可能擴(kuò)展新的應(yīng)用方向,并將在科研、工業(yè)生產(chǎn)、生活中發(fā)揮其價(jià)值。當(dāng)前,咪唑型離子液體表面活性劑由于其合成方便,價(jià)格低廉,應(yīng)用廣泛,已引起了廣泛關(guān)注。研究咪唑型離子液體表面活性劑對有序聚集體微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的影響,將為調(diào)節(jié)和拓展功能性有序聚集體的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用提供重要的理論基礎(chǔ)。
　　 1.離子液體表面活性劑的合成及對AOT囊泡形成的誘

2、導(dǎo)
　　 利用N-甲基咪唑和溴代正烴烷通過親核取代反應(yīng),采用一步合成法合成了兩種離子液體表面活性劑-溴代1-烷基-3-甲基咪唑(CnmimBr,n=4,8,12),并以濁度法、負(fù)染-透射電鏡、動態(tài)光散射(DLS)、ζ電勢測定、等溫滴定微量熱(ITC)等方法,系統(tǒng)研究了咪唑型離子液體表面活性劑誘導(dǎo)雙烷基鏈陰離子表面活性劑二辛基琥珀酸磺酸鈉(AOT)聚集體向囊泡的轉(zhuǎn)變。結(jié)果表明,具有疏水鏈結(jié)構(gòu)的離子液體具有良好的表面活性,它能夠與陰

3、離子表面活性劑之間發(fā)生復(fù)配,有效地誘導(dǎo)AOT膠束向囊泡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。復(fù)配形成囊泡所需要的表面活性劑濃度可以有效降低,并且所生成的囊泡尺度均一,具有良好的熱穩(wěn)定性及電荷可控性。增加離子液體表面活性劑疏水鏈長度可以有效地降低誘導(dǎo)膠束向囊泡轉(zhuǎn)變的初始濃度。此外,通過篩選合適的復(fù)配比例體系為模板,可制備聚吡咯空心球,從而為制備導(dǎo)電聚合物空心球結(jié)構(gòu)提供了新型的模板。
　　 2.離子液體表面活性劑對DODAC囊泡微結(jié)構(gòu)的影響
　　 以相

4、圖法、濁度法、動態(tài)光散射法(DLS)、冷凍蝕刻電鏡法(FF-TEM)、等溫滴定微量熱法(ITC)、差示掃描量熱法(Nano-DSC)、ζ電位以及核磁共振等手段系統(tǒng)地研究了離子液體表面活性劑-溴代1-十二烷基-3-甲基咪唑鹽(ClzmimBr)與雙十八烷基二甲基氯化銨(DODAC)囊泡的相互作用。結(jié)果表明在C12mimBr/DODAC/H2O體系中形成了六角液晶相以及單相液區(qū),(monophaseliquid district)。該單相液

5、區(qū)由微乳液和囊泡相組成。在5.0 mM DODAC囊泡液中,隨著C12mimBr濃度增加,濁度逐漸上升:當(dāng)濃度達(dá)到10.0 mM時(shí),濁度達(dá)到最大值,其后隨C12mimBr濃度增加而逐漸下降,表明離子液體C12mimBr與DODAC囊泡發(fā)生了締合作用。動態(tài)光散射表明隨著C12mimBr濃度增加至10.0 mM,囊泡的流體力學(xué)半徑RH逐漸減小;其后隨C12mimBr濃度增加,囊泡的流體力學(xué)半徑逐漸增加,表明離子液體表面活性劑的加入并沒有破壞

6、囊泡,但使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。低濃度的C12mimBr加入使囊泡中分子排列更加緊密,故其尺寸降低,但囊泡尺寸分布比較寬;其后,隨C12mimBr加入,囊泡尺寸逐漸變大,這可以從囊泡TEM圖得到證實(shí)。ITC表明C12mimBr與DODAC締合的過程分為兩個階段:在C12mimBr濃度為13.9 mM之前,離子液體表面活性劑與囊泡的作用焓從放熱(-600 cal/mol)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼰?700cal/mol),進(jìn)一步表明離子液體表面活性劑的加入使D

7、ODAC囊泡中分予的鏈排列發(fā)生變化,其后,C12mimBr則締合在囊泡表面。差示微量熱表明DODAC囊泡表現(xiàn)出兩個相變:預(yù)轉(zhuǎn)變Tm1和鏈的熔化轉(zhuǎn)變Tm2。隨著C12mimBr濃度增加,Tm1和Tm2均降低,表明離子液體表面活性劑的加入改變了囊泡中鏈的微結(jié)構(gòu)。Ζ電勢和NMR表明離子液體表面活性劑C12mimBr在與DODAC囊泡作用的過程中,以C12mimBr分子的烷基鏈插入到囊泡的非極性微區(qū),帶正電的咪唑環(huán)則由于與DODAC分子的電荷排

8、斥作用,則可能排列于DODAC囊泡封閉雙層的親水微區(qū),且形成疏松的締合結(jié)構(gòu),屏蔽了囊泡的表面電荷。因此,離子液體表面活性劑的加入可調(diào)節(jié)DODAC囊泡的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),為仿生膜結(jié)構(gòu)和性能的調(diào)控提供了新型途徑。
　　 3.離子液體表面活性劑對卟啉分子聚集行為的影響
　　 卟啉分子由于其特殊的大環(huán)結(jié)構(gòu),分子間存在強(qiáng)烈的π-π堆積作用,在水溶液中,氫鍵、疏水作用和靜電引力等相互作用導(dǎo)致了卟啉分子以各種聚集體形式存在。采用紫外.可見光