硝酸乙銨離子液體中有序聚集體的形成、性質(zhì)及應(yīng)用探索.pdf

1、論文研究了非離子和陰離子表面活性劑在室溫離子液體硝酸乙銨(EAN)中的有序聚集體(膠束、溶致液晶和凝膠等)的形成、性質(zhì)以及穩(wěn)定分散碳納米管的應(yīng)用，并利用離子液體中形成的溶致液晶相組裝了無機(jī)－有機(jī)雜化材料。全文共分五部分內(nèi)容： 第一部分，簡要總結(jié)了離子液體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備和應(yīng)用；介紹了表面活性劑溶液聚集體形成規(guī)律，并對表面活性劑在離子液體中的聚集行為進(jìn)行了歸納總結(jié)；最后對碳納米管的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備及應(yīng)用進(jìn)行了簡單歸納。

2、第二部分，研究了長鏈烷基聚氧乙烯醚型表面活性劑C16EO6在室溫離子液體硝酸乙銨(EAN)中形成的六方溶致液晶(LLC)相，并研究了該六方溶致液晶相對多壁碳納米管(MWCNTs)的穩(wěn)定分散。結(jié)果表明：MWCNTs均勻分散在離子液體中形成的溶致液晶相中，形成碳納米管一溶致液晶復(fù)合物，MWCNTs的引入沒有破壞六方溶致液晶相的有序聚集結(jié)構(gòu)。隨著MWCNTs加入量的增大，體系層間距逐漸增大，相轉(zhuǎn)變溫度也逐漸升高。這些結(jié)果表明MWCNTs進(jìn)入到

3、六方溶致液晶的基本組成單元中。紅外和拉曼光譜測定結(jié)果則進(jìn)一步證明了MWCNTs組裝到溶致液晶中。流變學(xué)測定結(jié)果表明形成的復(fù)合物具有高粘彈性，而且隨著MWCNTs加入，體系的表觀粘度逐漸增大。組裝的含碳納米管六方溶致液晶樣品的摩擦學(xué)性質(zhì)測定表明，MWCNTs-LLC復(fù)合物是一類潛在的潤滑材料，拓展了離子液體在潤滑材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。 第三部分，研究了硝酸乙銨(EAN)中非離子表面活性劑(Tween-20，Tween-60和Tween

4、-80)對碳納米管(CNTs)的分散能力。結(jié)果表明：Tween表面活性劑在離子液體EAN中對CNTs具有很強(qiáng)的分散能力，高速離心也不能使分散在離子液體中的CNTs聚沉。表面張力測試結(jié)果證明Tween表面活性劑在EAN中形成了膠束，我們推測膠束的形成對CNTs的穩(wěn)定分散起了重要的作用。拉曼光譜和紫外-可見-近紅外吸收光譜測定結(jié)果都表明單壁碳納米管(SWCNTs)均勻穩(wěn)定分散在體系中。透射電鏡結(jié)果則表明相互纏繞或聚集成束的碳納米管被剝離開。

5、 第四部分，研究了陰離子表面活性劑月桂酸鈉在硝酸乙銨(EAN)中的聚集行為。結(jié)果表明：月桂酸鈉和EAN之間通過化學(xué)反應(yīng)，CH3(CH2)10COONa+CH3CH2NH3N-3_→CH3CH2NH2 ↑+NaN-3 ↓+CH3(CH2)10COOH，形成了各向異性的離子凝膠。小角X射線散射(Small-angle X-ray Scattering，SAXS)測定進(jìn)一步表明了體系具有層狀結(jié)構(gòu)，而且隨著月桂酸鈉濃度的升高，體系的層間

6、距逐漸減小。X射線粉末衍射(X-ray Diffraction，XRD)測定則表明形成的凝膠是非晶態(tài)的，而沒有月桂酸鈉微晶存在。我們推測月桂酸鈉和月桂酸分子之間的氫鍵作用以及它們和EAN之間的疏溶劑相互作用對凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成起了重要的作用。流變學(xué)性質(zhì)的研究表明：所制備的離子凝膠具有粘彈性，而且對外界應(yīng)力具有良好的抵抗能力。電化學(xué)性質(zhì)的研究則表明體系具有高電導(dǎo)率、高電化學(xué)穩(wěn)定性以及寬電化學(xué)窗口特點(diǎn)，因而在電化學(xué)器件制各方面具有潛在的

7、應(yīng)用價(jià)值。第五部分，我們將Mn(Ⅱ)取代的聚氧金屬酸鹽，Na6(NH4)4(Mn11(H2O)3)2(WO2)2(BiW9O33)2]·37H2O(Mn2Bi2W20]10，POM-Mn)，組裝到C16EO6/EAN二組分體系形成的六方溶致液晶中，制備了聚氧金屬酸鹽-溶致液晶有機(jī)-無機(jī)雜化材料。結(jié)果表明POM-Mn引入后，體系仍保持六方溶致液晶的有序聚集結(jié)構(gòu)。隨著POM-Mn加入量的增大，體系層間距增大，相轉(zhuǎn)變溫度也逐漸升高，表明POM