響應(yīng)性和功能性表面活性劑膠體組裝體的構(gòu)筑、結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、自組裝是自然界中最常見(jiàn)的現(xiàn)象之一。通過(guò)自組裝，表面活性劑分子可以組裝成許多傳統(tǒng)的聚集體結(jié)構(gòu)（如囊泡、膠束等）;目前人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并研究了很多表面活性劑聚集體結(jié)構(gòu)。響應(yīng)性表面活性劑（或者響應(yīng)性兩親分子）由于具有特殊的響應(yīng)性和功能性，近些年得到了廣大科研工作者的廣泛關(guān)注。本論文主要涉及響應(yīng)性表面活性劑的合成，以及以響應(yīng)性表面活性劑進(jìn)行溶液和界面組裝，構(gòu)建具有響應(yīng)性和功能性的膠體組裝結(jié)構(gòu)。本論文的研究?jī)?nèi)容如下:
　　第一部分，緒論。主要介

2、紹了涉及表面活性劑、膠體組裝結(jié)構(gòu)的基本概念和傳統(tǒng)膠體組裝結(jié)構(gòu)的種類。并詳細(xì)介紹了響應(yīng)性表面活性劑的概念和類型以及目前化學(xué)領(lǐng)域研究最熱的新穎的膠體聚集體。
　　第二部分，以陽(yáng)離子表面活性劑CTABr和含有四個(gè)羧酸基團(tuán)的偶氮苯衍生物凝膠劑分子(AzoNa4)制備了多刺激響應(yīng)性的蠕蟲(chóng)狀膠束水凝膠。CTABr與非手性偶氮苯分子(AzoNa4)在H+存在的情況下可以作為一種優(yōu)良的膠凝劑分子形成凝膠，并產(chǎn)生超分子手性。我們以cryo-TEM、

3、圓二色(CD)等表征手段研究了酸誘導(dǎo)形成的超分子凝膠的凝膠化過(guò)程和其中的結(jié)構(gòu)形貌變化。我們所構(gòu)建的手性光學(xué)開(kāi)關(guān)可以對(duì)pH值和光刺激作出響應(yīng)，為構(gòu)建響應(yīng)型功能性凝膠材料開(kāi)辟了新途徑。
　　第三部分，以非手性分子構(gòu)建了含有囊泡和碟狀膠束的手性凝膠。通過(guò)調(diào)節(jié)pH值，使得凝膠體系獲得超分子手性;這種特殊的膠體凝膠體系可以發(fā)生一系列的溶膠-凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變。在氫鍵作用和疏水作用協(xié)同作用下，兩性離子表面活性劑(C14DMAO)和偶氮苯凝膠劑分子

4、AzoNa4共同構(gòu)建了該智能凝膠體系。該體系的手性與聚集狀態(tài)密切相關(guān)，只有在凝膠狀態(tài)下該體系是具有手性的，溶膠不具有手性特征。在超分子手性水凝膠體系中，第一次發(fā)現(xiàn)有碟狀膠束和囊泡共存。
　　第四部分，對(duì)于膠體蠕蟲(chóng)狀膠束體系，第一次通過(guò)氧化還原和主客體相互作用對(duì)體系的手性進(jìn)行調(diào)節(jié)。討論了纖維狀聚集體（蠕蟲(chóng)狀膠束）中二級(jí)組裝聚集過(guò)程對(duì)于體系手性產(chǎn)生所發(fā)揮的作用。通過(guò)含氧化還原基團(tuán)的表面活性劑(FTMA)和偶氮苯衍生物分子AzoNa4結(jié)

5、合，設(shè)計(jì)構(gòu)建了蠕蟲(chóng)狀膠束凝膠體系。借助于施加化學(xué)氧化還原刺激，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蠕蟲(chóng)狀膠束凝膠手性和粘度的可逆調(diào)控。此外，通過(guò)β-CD(環(huán)糊精)與FTMA分子之間的主客體相互作用，成功調(diào)節(jié)了蠕蟲(chóng)狀膠束內(nèi)FTMA和AzoH4之間的疏水相互作用和氫鍵作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)其粘度和手性。該體系為調(diào)節(jié)膠體體系中的超分子手性提供了一種新的思路。
　　第五部分，創(chuàng)建了一種調(diào)節(jié)分子磁體磁性的新方法:通過(guò)構(gòu)建膠體組裝結(jié)構(gòu)（蠕蟲(chóng)狀膠束）調(diào)控磁性離子液體(CTAFe，

6、分子磁體)復(fù)合物的磁性。在磁性離子液體絡(luò)合物中，在形成蠕蟲(chóng)狀膠束之后其鐵磁性增強(qiáng)至原來(lái)的4倍。這為理解分子磁性的產(chǎn)生本質(zhì)提供了一種新的路徑。此外，從蠕蟲(chóng)狀膠束內(nèi)部分子/離子分布的角度解釋了鐵磁性變化的原因。CTAFe蠕蟲(chóng)狀膠束中，Stern層和蠕蟲(chóng)狀膠束內(nèi)部含有磁性疏水性反離子[FeCl3Br]-，反離子[FeCl3Br]-會(huì)與AzoNa4（或AzoH4）分子之間產(chǎn)生相互作用并將其磁化。
　　第六部分，以多金屬氧酸鹽(POM){M

7、o72Fe30}和雙尾鏈磁性陽(yáng)離子表面活性劑(C16H33)2(CH3)2N+[FeCl3Br]-構(gòu)建了無(wú)毒的磁性載體，用于生物分子的捕獲，運(yùn)輸和遞送。這是第一次合成雙尾鏈磁性表面活性劑(C16H33)2(CH3)2N+[FeCl3Br]-。在隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)界面上，我們以上述兩種物質(zhì)構(gòu)建了一種病毒形狀的磁性囊泡簇。磁性病毒狀囊泡簇具有空心殼體結(jié)構(gòu)，具有較高的比表面積，可以在外加磁場(chǎng)作用下進(jìn)行定向遷移。磁性病毒狀囊泡簇可用于結(jié)合，錨定和

8、遞送DNA分子，病毒狀囊泡簇可以在24小時(shí)內(nèi)吸附多達(dá)95％的DNA分子。
　　第七部分，對(duì)于POM-表面活性劑的混合體系，我們第一次將兩親化合物中帶負(fù)電的反離子進(jìn)行磁性改性(從Cl-改性到[FeCl4]-)。反離子[FeCl4]-參與了POM/磁性表面活性劑混合組裝體的構(gòu)建。在液液界面上我們以雙尾鏈磁性表面活性劑(C18)2C2N+[FeCl4]-和多金屬氧酸鹽{Mo72Fe30}成功地構(gòu)筑了帶有正電荷的磁性聚集體。在這個(gè)體系中，