石膽酸鹽水凝膠的形成、性質(zhì)與應(yīng)用.pdf

1、凝膠在日常生活中隨處可見，如發(fā)膠、隱形眼鏡、潤滑脂等，其主要特征是非常差的流動(dòng)性和類似固體的流變學(xué)行為。從外觀上看，凝膠為固體或半固體狀態(tài)，但其結(jié)構(gòu)比一般固體更容易被破壞。微觀上，凝膠的形成是表面活性劑分子在水溶液或其它溶劑（有機(jī)溶劑、離子液）中自組裝形成多種聚集體構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架，將溶劑固定所致。表面活性劑凝膠由一系列非共價(jià)作用驅(qū)動(dòng)形成，因此對(duì)于大多數(shù)凝膠體系，凝膠劑分子結(jié)構(gòu)中含有羥基、氨基、酰胺基、羧基等易發(fā)生分子間相互作用的官能

2、團(tuán)，和長鏈烷基等疏水基團(tuán)。
　　作為一類軟物質(zhì)，表面活性劑凝膠由于其結(jié)構(gòu)的多樣性和廣泛的潛在應(yīng)用引起了關(guān)注。由于驅(qū)動(dòng)凝膠形成的弱相互作用容易受外界條件的影響，環(huán)境的變化打破多種作用力之間的平衡，使聚集體的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變或解聚集，這就導(dǎo)致凝膠在宏觀上通常表現(xiàn)出對(duì)外界刺激的響應(yīng)性。這類具有響應(yīng)性質(zhì)的凝膠可望應(yīng)用于材料學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域，如細(xì)胞培養(yǎng)、檢測(cè)、藥物的運(yùn)輸及可控釋放、納米材料的制備等。
　　論文選取了具有獨(dú)特兩

3、親面結(jié)構(gòu)的石膽酸作為主要構(gòu)筑基元與鹽類物質(zhì)形成凝膠，對(duì)不同驅(qū)動(dòng)力下凝膠體系的微觀結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理、流變學(xué)行為等性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比，并考察了凝膠對(duì)溫度、pH等外界刺激的響應(yīng)性和在染料吸附、制備納米材料及生物分子檢測(cè)中的應(yīng)用。
　　第一章，對(duì)膠體科學(xué)、表面活性劑及聚集體研究中常用的表征手段進(jìn)行了簡單介紹，重點(diǎn)為表面活性劑凝膠的研究進(jìn)展，在凝膠的構(gòu)筑、驅(qū)動(dòng)力、對(duì)外界刺激的響應(yīng)性質(zhì)和應(yīng)用方面進(jìn)行了詳細(xì)論述，最后引出本論文的選題依據(jù)和研究內(nèi)容。<

4、br>　　第二章，考察了一類非常簡單的凝膠體系:石膽酸鈉(SLC)與一價(jià)陽離子M+(M+=Li+，Na+，K+，Rb+，Cs+，NH4+)的復(fù)合體系。二者通過簡單的混合即可在水溶液中形成凝膠。凝膠的微觀形貌為尺寸不一的管狀聚集體，不同陽離子凝膠化SLC的能力及聚集體的尺寸與陽離子半徑有關(guān)。凝膠形成的主要驅(qū)動(dòng)力為陽離子與去質(zhì)子化的石膽酸之間的靜電作用，同時(shí)氫鍵、疏水作用等作用協(xié)同驅(qū)動(dòng)，形成了連續(xù)的管狀結(jié)構(gòu)，在空間交叉分布為三維網(wǎng)絡(luò)，宏觀上

5、形成凝膠。該凝膠體系可對(duì)溫度發(fā)生響應(yīng)，但是與大多數(shù)凝膠不同的是，溫度升高時(shí)，凝膠的機(jī)械強(qiáng)度增大，并且外觀上發(fā)生由透明變?yōu)椴煌该鳡畹淖兓EM結(jié)果表明，隨溫度升高，尺寸較小的管聚集成束，聚集體尺寸變大，這一變化導(dǎo)致凝膠的強(qiáng)度有顯著提高。這一現(xiàn)象可從DLVO理論和膠體的雙電層模型兩個(gè)方面進(jìn)行解釋。該凝膠對(duì)染料有顯著的吸附效果，對(duì)于帶正電荷的染料分子亞甲基藍(lán)和羅丹明6G，可迅速進(jìn)行吸附，且吸附容量可分別達(dá)到1.03g g-1和1.42g g

6、-1。該凝膠體系吸附能力強(qiáng)、吸附迅速，且成分簡單不引入其他有害物質(zhì)，具有作為環(huán)境友好型的高效染料吸附劑的潛在應(yīng)用。
　　第三章，研究了石膽酸鈉與二價(jià)、三價(jià)金屬離子形成的凝膠。對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的表征表明凝膠由纖維狀聚集體構(gòu)成，并且尺寸不均一。分子自組裝主要由配位作用驅(qū)動(dòng)，同時(shí)其他非共價(jià)相互作用協(xié)同參與，形成層狀聚集結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步組裝成為纖維，交聯(lián)成為三維網(wǎng)絡(luò)而固定溶劑分子。通過紅外光譜和小角XRD的測(cè)試結(jié)果，我們確定了配位方式和重復(fù)排列的構(gòu)

7、筑基元。在較高的溫度下，該凝膠體系可保持其結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度，表現(xiàn)了熱穩(wěn)定性。此外，酸性的增強(qiáng)引發(fā)凝膠機(jī)械強(qiáng)度的增大和微觀上納米纖維尺寸的改變。由于金屬離子被固定于凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，向體系中引入金屬離子沉淀劑，可制得具有獨(dú)特形貌的無機(jī)納米材料。我們利用SLC/Cu2+凝膠制備了具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的CuS納米顆粒，并發(fā)現(xiàn)其具有較高的熒光淬滅效率。該CuS材料可用于對(duì)單鏈DNA分子的檢測(cè)，我們得到了熒光信號(hào)與被測(cè)物濃度的線性關(guān)系，與同類納米材料傳感器