離子液體參與構(gòu)筑的囊泡體系及其在納米材料制備中的應用.pdf

1、隨著社會的飛速發(fā)展，人類面臨的環(huán)境問題越來越多，未來能源的亟待開發(fā)與利用，使得綠色化學的研究與發(fā)展成為一種趨勢。而離子液體因其具有的一系列優(yōu)良而獨特的性質(zhì)，在諸多領域得到廣泛的應用，對于離子液體的研究極大程度地促進了綠色化學學科的發(fā)展。隨著長鏈離子液體的成功合成，使得一類具有表面活性的離子液體得以面世。因此如何認識這類表面活性離子液體的性質(zhì)，以及對他們的聚集行為的研究，對于離子液體研究的發(fā)展，拓展離子液體的應用等起到至關(guān)重要的作用。

2、r>　　 在表面活性劑物理化學學科中，有序分子聚集體的研究向來是一個非常重要的課題。各種各樣不同聚集體的形成，使得表面活性劑在生命，能源，信息，材料等諸多領域發(fā)揮著極其重要的作用。囊泡，作為表面活性劑有序分子聚集體的一種，有著獨特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。許多表面活性劑或者其復配體系在水相中混合時，都可以自發(fā)形成囊泡結(jié)構(gòu)。目前研究較多的是用陰/陽離子表面活性劑復配形成的囊泡體系。囊泡在各個領域的應用也非常廣泛，例如可以用來模擬生物膜，作為藥物的載

3、體，應用于化妝品、食品工業(yè)等等。而隨著納米技術(shù)的發(fā)展，囊泡也可以用來作為制備納米材料的軟模板，為一些化學反應及生化反應提供適宜的微環(huán)境。
　　 本論文的研究將表面活性離子液體，有序分子聚集體囊泡結(jié)構(gòu)以及納米材料制備三方面結(jié)合起來，重點研究了長鏈咪唑類以及長鏈N-甲基吡咯烷類兩種表面活性離子液體分別與不同的陰離子表面活性劑在水相中進行復配形成陰/陽離子混合體系，研究了體系的相行為及流變學性質(zhì)，繪制了相圖，確認了離子液體參與構(gòu)筑的囊

4、泡體系的形成。并且應用囊泡相作為反應相制備出了相應的納米材料。論文的具體研究內(nèi)容如下：
　　 1、系統(tǒng)研究了長鏈咪唑類表面活性離子液體十二烷基-3-甲基咪唑溴(C12mimBr)與陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)在水中形成的陰陽離子復配體系的相行為，通過普通狀態(tài)下視覺觀察，偏光顯微鏡觀察結(jié)合電導率測量的方法得到體系的相圖。研究發(fā)現(xiàn)，固定C12mimBr濃度為100mM，逐步增大溶液中SDS的濃度從0到100mM，出現(xiàn)的相

5、區(qū)順序依次為L1相（膠束相），L1/Lα兩相區(qū)，Lα相（稍渾濁的囊泡相），Lα相（具有流動雙折射的相），L1/沉淀兩相區(qū)。通過負染色透射電子顯微鏡(TEM)和冷凍蝕刻透射電子顯微鏡(FF-TEM)的觀察，確定了Lα相中囊泡的形成。通過流變測量研究了囊泡相的宏觀性質(zhì)，具有雙折射的囊泡相表現(xiàn)出典型的Bingham流體的特性。靜電作用力和疏水作用力的協(xié)同作用是囊泡形成的驅(qū)動力。通過對比C12mimBr/SDS與DTAB/SDS兩個體系發(fā)現(xiàn)，咪

6、唑頭基和三甲基季銨頭基的幾何堆積和電荷密度的差異使得兩個體系的相行為存在差異。用所得到的離子液體參與構(gòu)筑的囊泡相作為模板，反應制得直徑在30-60nm，壁厚為8-10nm左右的介孔二氧化硅空心球。通過TEM和SEM對所得空心硅球的形貌進行觀察。N2吸脫附實驗結(jié)果表明所得到的介孔二氧化硅空心球的孔徑分布非常窄在4nm左右，孔體積以及BET表面積分別為1.158cm3/g和805.9m2/g。與文獻中報道的通過相似的方法制備所得空心硅球的表

7、面積(280.0-520.0m2/g)相比較，用離子液體構(gòu)筑的囊泡作為模板制備得到的空心硅球的表面積相對更大一些。
　　 2、系統(tǒng)研究了長鏈N-甲基吡咯烷離子液體N-十二烷基-N-甲基吡咯烷溴（C12MPB）和二價金屬陰離子表面活性劑十二烷基硫酸銅四水化合物(Cu(DS)2·4H2O)在水中形成的陰/陽離子混合體系。研究了其相行為并且得到了相應的相圖。研究發(fā)現(xiàn)，固定C12MPB濃度為100mM，逐步增大溶液中Cu(DS)2·4H

8、2O的濃度從0到100mM，出現(xiàn)的相區(qū)順序依次為L1相，L1/Lα兩相區(qū)，Lα相（稍渾濁的囊泡相），Lα/沉淀共存相，L1/沉淀兩相區(qū)。通過負染色透射電子顯微鏡(TEM)的觀察確定了Lα相中囊泡的形成。流變測量研究其宏觀性質(zhì)發(fā)現(xiàn)具有雙折射的囊泡相表現(xiàn)出典型的Bingham流體的特性。通過對比C12MPB/Cu(DS)2·4H2O與C12MPB/SDS兩個體系，發(fā)現(xiàn)兩個體系中的反離子Cu2+和Na+的電荷屏蔽作用的差異導致兩個體系的相行為