石膽酸鹽水凝膠的形成、性質與應用.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性和類似固體的流變學行為。從外觀上看，凝膠為固體或半固體狀態(tài)，但其結構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（有機溶劑、離子液）中自組裝形成多種聚集體構成網絡結構的骨架，將溶劑固定所致。表面活性劑凝膠由一系列非共價作用驅動形成，因此對于大多數(shù)凝膠體系，凝膠劑分子結構中含有羥基、氨基、酰胺基、羧基等易發(fā)生分子間相互作用的官能

2、團，和長鏈烷基等疏水基團。
　　作為一類軟物質，表面活性劑凝膠由于其結構的多樣性和廣泛的潛在應用引起了關注。由于驅動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，使聚集體的微觀結構發(fā)生轉變或解聚集，這就導致凝膠在宏觀上通常表現(xiàn)出對外界刺激的響應性。這類具有響應性質的凝膠可望應用于材料學、生命科學、醫(yī)藥學等領域，如細胞培養(yǎng)、檢測、藥物的運輸及可控釋放、納米材料的制備等。
　　論文選取了具有獨特兩

3、親面結構的石膽酸作為主要構筑基元與鹽類物質形成凝膠，對不同驅動力下凝膠體系的微觀結構、形成機理、流變學行為等性質進行了對比，并考察了凝膠對溫度、pH等外界刺激的響應性和在染料吸附、制備納米材料及生物分子檢測中的應用。
　　第一章，對膠體科學、表面活性劑及聚集體研究中常用的表征手段進行了簡單介紹，重點為表面活性劑凝膠的研究進展，在凝膠的構筑、驅動力、對外界刺激的響應性質和應用方面進行了詳細論述，最后引出本論文的選題依據(jù)和研究內容。<

4、br>　　第二章，考察了一類非常簡單的凝膠體系:石膽酸鈉(SLC)與一價陽離子M+(M+=Li+，Na+，K+，Rb+，Cs+，NH4+)的復合體系。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。凝膠形成的主要驅動力為陽離子與去質子化的石膽酸之間的靜電作用，同時氫鍵、疏水作用等作用協(xié)同驅動，形成了連續(xù)的管狀結構，在空間交叉分布為三維網絡，宏觀上

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

6、-1。該凝膠體系吸附能力強、吸附迅速，且成分簡單不引入其他有害物質，具有作為環(huán)境友好型的高效染料吸附劑的潛在應用。
　　第三章，研究了石膽酸鈉與二價、三價金屬離子形成的凝膠。對微觀結構的表征表明凝膠由纖維狀聚集體構成，并且尺寸不均一。分子自組裝主要由配位作用驅動，同時其他非共價相互作用協(xié)同參與，形成層狀聚集結構，進一步組裝成為纖維，交聯(lián)成為三維網絡而固定溶劑分子。通過紅外光譜和小角XRD的測試結果，我們確定了配位方式和重復排列的構

7、筑基元。在較高的溫度下，該凝膠體系可保持其結構和機械強度，表現(xiàn)了熱穩(wěn)定性。此外，酸性的增強引發(fā)凝膠機械強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絡結構上，向體系中引入金屬離子沉淀劑，可制得具有獨特形貌的無機納米材料。我們利用SLC/Cu2+凝膠制備了具有網絡結構的CuS納米顆粒，并發(fā)現(xiàn)其具有較高的熒光淬滅效率。該CuS材料可用于對單鏈DNA分子的檢測，我們得到了熒光信號與被測物濃度的線性關系，與同類納米材料傳感器