介观动力学模拟和结合等温线研究十二烷基氧丙基-β-羟基三甲基溴化铵与黄原胶相互作用

将介观动力学模拟方法应用在表面活性剂/黄原胶(XC)体系中, 对阳离子表面活性剂十二烷基氧丙基-β-羟基三甲基溴化铵(C₁₂NBr)与XC相互作用的微观动力学及形成的聚集体构型进行了理论模拟研究, 并与具有相同亲水基团不同疏水结构的壬基苯氧丙基-β-羟基三甲基溴化铵(C₉phNBr)与XC之间的相互作用进行了比较. 结果表明, 两种表面活性剂和XC形成的聚集体构型均为具有螺旋特征的长棒状结构; C₉phNBr在XC上的缔合比C₁₂NBr更难, 需要更长的扩散时间. 此外, 还对两种表面活性剂在XC上缔合的动力学演变过程进行了详细的探讨, 并通过结合等温线的实验结果对模拟结果进行了验证.     

无盐囊泡相结构及其模板效应

表面活性剂体系囊泡相的构筑、结构、形成规律和形成理论的研究是表面活性剂领域的研究热点之一. 无过量盐存在的阴/阳离子表面活性剂混合体系完全不同于阴/阳离子表面活性剂等量混合的含盐体系, 有其独特的性质. 结合我们自己的研究结果, 对无盐屏蔽的表面活性剂阴/阳离子混合体系形成的囊泡相的结构、性质进行了论述, 重点介绍了二价金属离子作为反离子的表面活性剂体系在水及室温离子液中所形成的囊泡聚集体, 以及其作为模板在纳米材料制备中的效应的初步探索.     

胶束、液晶的Raman光谱研究

表面活性剂的缔合结构,包括胶束、微乳液、溶致液晶、囊泡等,它们的结构不同,其物化性能和应用范围不同.若能用简便方法能判断不同类型的缔合结构,在实际应用是非常重要的.Mitchell和Israelachvili利用表面活性剂分子结构数据所组成的聚结参数 V/A·L_c作为结构判据(式中V为表面活性烃链的分体积,L_c为其烃链长度,A为极性基团的截面积),就是一个典型的例子.表面活性剂分子的Raman光谱受到其烃链振动形式所控制.在2800～2970cm~(-1)范围内的C-H伸缩振动,对分子排列和所处微环境变化非常敏感.Amorin等人提出R=I_(2880)/I_(2850)为有序参数,其值越大,分子排列有序性越为好;另外把P=I_(2930)/I(2850)作为极性参数,其值越大,分子所处微环境的极性也越大.本文从研究表面活性剂/醇/水体系的Raman光谱,提出一个新的参数 R′=I_(2910)/I(2880),作为胶束和溶致液晶之间的判据.若该体系R′<1为胶束体系,R′>1则为溶致液晶体系.这个结论为多个不同体系所证实,并且从理论上进行探讨.1实验部分1.1药品十二烷基甜菜碱(C_(12)BE),十四烷基甜菜碱(C_(14)BE),十六烷基甜菜碱(C_(16)BE),它们的合成方法和提纯方法见文献[6].十二烷基磺酸钠(AS)和十六烷基三甲基溴化胺(CTAB),均是CP级,再重结晶两次.正丁醇(C_4OH)为AR级,     

表面活性剂:化学世界古老又年轻的成员

<正>表面活性剂(surfactant)是一类结构特殊的有机化合物,历史悠久,种类繁多^[1,2].传统的表面活性剂分子结构中同时含有亲水和疏水两部分,因而具有降低水表面张力的能力——而这也正是它们名称的由来.在学科分类中,表面活性剂属于物理化学属下的胶体与界面化学的研究范畴;同时,又与其他学科有着千丝万缕的联系.比如:表面活性剂能够在溶液中自发形成高度有序的超分子结构,与热力学中的熵增定律背道而驰;各种自组装结构刚好处于纳米科学的研究范围,且能够被用来作为合成其他纳米材料的模板;     

基于离子液体的两亲分子自组装

离子液体是指熔点低于100℃,完全由离子组成的一类有机熔融盐.由于离子液体独特的物理化学性质,离子液体参与的两亲分子自组装受到人们的广泛关注.本文简要综述了基于离子液体的两亲分子自组装的研究进展,主要包括离子液体作为新型溶剂,两亲分子在其中自组装形成的分子聚集体;长链离子液体作为表面活性剂构筑的分子聚集体;以及离子液体作为添加剂调控其他两亲分子聚集体的构筑.研究离子液体参与构筑的两亲分子聚集体,一方面可以将离子液体的特性引入到传统的分子聚集体中,有利于改善分子聚集体的性质,扩大其种类和应用范围,另一方面也可以进一步拓展离子液体自身的应用.     

基于分子瓦自组装的DNA纳米管的制备与表征

利用DNA分子自组装技术可以构建从一维到三维不同形状的纳米结构,并且这些结构在微纳米电子学、纳米生物学等众多领域有许多潜在的用途.本文利用DNA分子瓦(tile)自组装技术,采用双交叉(DX)DNA分子瓦成功组装了一维DNA纳米管结构,聚丙烯酰胺凝胶电泳(native-PAGE)、透射电子显微镜(TEM)、荧光显微镜和原子力显微镜(AFM)对制得的DNA纳米管结构进行了表征,结果表明,组装成功的DNA纳米管直径在7～20nm之间,长度最长可以达到50μm以上.为了结构更加稳定,对分子瓦中每条DNA单链的5′末端进行磷酸化处理,自组装完成后利用T4DNA连接酶连接磷酸化修饰的DNA纳米管的缺口.AFM结果显示,使用T4DNA连接酶处理后的DNA纳米管更能保持完好的管状结构,表明连接处理后的DNA纳米管更加坚固,促进了DNA纳米管应用于微纳米领域的研究.     

4-戊氧基肉桂酸在HOPG表面的自组装及光诱导结构转变的STM研究

利用扫描隧道显微镜(STM) 研究了4-戊氧基肉桂酸(AOCA)分子在高定向裂解石墨(HOPG)表面的光诱导结构转变. 光反应前, 4-戊氧基肉桂酸(AOCA)分子间在氢键作用下, 在石墨表面形成稳定的有序自组装单分子层. 光反应后变为无序的结构, 这是由于二聚后的分子立体性较强, 原来形成的二维有序结构被破坏. STM揭示了自组装层变化的分子结构细节.     

BTA与CTAB单独使用及复配使用时对铜缓蚀作用的电化学研究

本实验用典型的唑类物质苯并三氮唑(BTA)和阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵( CTAB)作为铜的缓蚀剂,在室温下,对模拟海水体系(3％NaCl溶液)对铜的腐蚀作用进行了动电位扫描测定、开路电位测定和交流阻抗测定,实验得出了缓蚀剂的作用效果,在此基础上进行了两种物质的复配实验.     

离子液体中构建溶致液晶

随着人们对于离子液体参与自组装行为的重视,表面活性剂在其中构建溶致液晶的研究日益深入.选择离子液体作为组装介质,可将其优良特性引入到溶致液晶中,从而达到改善体系性质、扩展其应用范围的目的.本文总结了阳离子季铵盐类表面活性剂(常规单链、双链及Gemini型)、非离子表面活性剂(烷基聚氧乙醚类及植物甾醇类)及Pluronic双亲嵌段共聚物等在离子液体中自组装构建溶致液晶行为的研究进展,用可以反映溶剂内聚能密度的Gordon参数,对不同离子液体中形成溶致液晶的差异进行了分析,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

阳离子表面活性剂与偶氮苯构筑的光响应流体的流变行为

通过流变学的方法研究了十六烷基三甲基水杨酸铵(C_(16)TASal)与偶氮苯(AZB)构筑的光响应流体的流变特性.结果表明,在一般条件下,由于拟网络结构的形成,C_(16)TASal体系形成高黏弹性的胶束溶液.当体系中加入偶氮苯后,溶液的黏度大大降低.由于偶氮苯的顺-反光异构化性能,在紫外-可见光照射下,C_(16)TASal/AZB混合体系的黏弹性能被可逆地调控.与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/NaSal/AZB混合体系的对比实验发现,后者在紫外光照射下所有溶液黏度均降低,当用可见光照射时,体系的黏度未发现可逆性能.用紫外、红外、核磁共振光谱以及透射电子显微镜等技术辅助研究混合体系的光敏特性及微观结构.     

基于序列信息高度集成的长单链DNA自组装及制备

DNA折纸术(DNA origami)是DNA纳米自组装的一种主流方法,通常1条DNA主链在成百上千条合成的DNA短链辅助下,通过碱基互补配对原则折叠并锁定生成所设计的纳米结构.单链DNA折纸术(single-stranded DNA origami,ssDNA origami)是传统DNA折纸术的一种进化和衍生,它摒除了传统折纸术对众多短序列的需求,通过高度集成序列信息至1条长单链DNA中,实现了由1条DNA序列自组装成复杂可控的纳米结构.由于体系中不存在过量的短DNA链杂质,并且同样可以顺利移植成单链RNA折纸术,单链DNA折纸术较传统DNA折纸术可能具备更好的生物和材料应用前景.本文概括了长单链DNA自组装的研究进展,总结了几种常用的长单链DNA制备的方法,并展望了该技术的应用前景.     

用Brewster Angle显微镜等方法研究聚乙烯吡咯烷酮与表面活性剂的相互作用

聚乙烯吡咯烷酮是一种水溶性聚酰胺(简写PVP),它具有优良的分散性和成膜性,特别是安全生理学特性受到人们的青睐,获得十分重要的应用.关于PVP和表面活性剂相互作用的研究也有报道,但对其作用机理阐述并不十分清楚.本文采用国内外最新的Brewster Angle显微镜和单分子膜技术的实验方法,测定了PVP与十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十二烷基甜菜碱(C_(12)BE)和辛基酚聚氧乙烯醚(Triton X-100)等四种典型类型表面活性剂的相互作用.结果表明PVP与它     

囊泡的自发形成——两类表面活性剂复配

开展十二烷基磺基甜菜碱(DSB)与双(2-乙基己基)琥珀酸磺酸钠(AOT)复配体系研究, 发现在某些配比下能自发形成囊泡, 并用负染色法TEM、冷冻蚀刻TEM、量热、动态光散射等方法进行表征. NaCl的加入可以促进囊泡的形成, 并得到了分散度小于0.1的单分散的囊泡, 这种现象尚未见有关文献报道. 同时开展该体系囊泡形成过程的量热研究, 发现单分散体系的热效应最大. 最后从表面活性剂分子排列参数、结构、构象和相互作用的角度对囊泡形成的机理进行了探讨.     

烷氧基取代苯甲酸甲酯有序膜结构的STM研究

利用扫描隧道显微镜研究了3, 4, 5-三取代十二烷氧基苯甲酸甲酯(E12)和3, 4, 5-三取代十四烷氧基苯甲酸甲酯(E14)两种分子的自组装结构、组装层分子间相互作用以及两种分子共吸附在石墨表面时的组装结构. 两种分子均在石墨表面有序吸附, 分子在偶极-偶极相互作用下, 烷基链对插排列形成类二聚体的二维有序长程结构. 取代基数目的差异导致两种分子吸附结构不同. 两种分子混合在石墨表面吸附时, 各自形成不同的畴区, 呈相分离状态.     

水溶性富勒烯衍生物——C60腺苷的合成

由于富勒烯C_(60)特别的结构以及物理化学性质,受到日益广泛的研究.自从C_(60)能够大量制备以来,很多的研究工作都集中在其作为功能材料的应用方面.在C_(60)的化学修饰方面,如氧化、卤化和氢化等,常常得到难以分离的混合物.1993年,Friedman,Wudl等人提出了C_(60).的衍生物可以抑制艾滋病毒酶HIV,给C_(60)的应用研究开辟了一个崭新的领域.本文研究了C_(60)和生物活性物质8-叠氮基腺苷的反应,合成了水溶性C_(60)衍生物C_(70)H_(12)N_6O_4.并用质谱、紫外可见光谱、~(13)C核磁共振谱、~1H核磁共振谱和红外光谱对产物结构进行了表征.iedman,Wudl等人提出了C_(60).的衍生物可以抑制艾滋病毒酶HIV,给C_(60)的应用研究开辟了一个崭新的领域.本文研究了C_(60)和生物活性物质8-叠氮基腺苷的反应,合成了水溶性C_(60)衍生物C_(70)H_(12)N_6O_4.并用质谱、紫外可见光谱、~(13)C核磁共振谱、~1H核磁共振谱和红外光谱对产物结构进行了表征.     

荧光探针研究阴离子表面活性剂胶束的物化性能

近10年来,用荧光方法研究胶束和微乳液体系的性质有了很大发展,1978年,Turro首先利用稳态荧光法测定了十二烷基硫酸钠(SDS)胶束的聚集数,但是当聚集数较大(大于100)时,稳态荧光得到的结果偏差较大,另外,如果在激发波长下,猝灭剂有弱的吸附或者体系中存在一些能使胶束大小或组成改变的成分时,稳态荧光往往也得不到满意的结果.目前,采用时间分辨荧光法能够克服上述不足,并能得到准确的聚集数.本文以十二烷基硫酸钠(C_(12)As)和双二乙基己基琥珀酸钠(AOT)为研究对象,用两种荧光方法测定其胶束大小随NaCl浓度的变化情况.同时利用稳态荧光法测定了两种胶束的第二CMC值:即胶束由球状转变棒状时表面活性剂浓度.     

基于自组装膜的多壁碳纳米管模板化沉积

在同一基底上构建甲基与氨基表面自组装膜模板, 将模板浸入多壁碳纳米管N,N-二甲基甲酰胺(DMF)分散液中, 由于氨基与甲基表面自组装膜分别对分散液中碳纳米管有吸附和排斥作用, 多壁碳纳米管选择性地沉积到模板的氨基表面自组装膜区域, 实现了碳纳米管的模板化可控沉积, 对常温下构建基于碳纳米管的纳米结构与器件具有重要的意义.     

空心玻璃微珠/ZnIn_2S_4纳米复合微球的制备及性能

以空心玻璃微珠为载体,通过水热法实现了六方相型ZnIn_2S_4在空心玻璃微珠表面的可控自组装,从而制备出空心玻璃微珠/ZnIn_2S_4核壳复合微球.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、光电子能谱分析(XPS)技术对复合微球的表征,研究了微珠表面活化处理对表面包覆ZnIn_2S_4晶体结构、形貌、光学性质及催化性能的影响.结果表明,空心玻璃微珠分别通过硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和双氧水活化预处理后,其表面负载ZnIn_2S_4更为均匀,呈层状纳米花瓣结构,并对有机污染物罗丹明B(RhB)有着良好的降解效果.     

1,3,2-Dioxaborine衍生物在石墨表面的二维自组装结构

利用扫描隧道显微镜研究了两个1,3,2-dioxaborine (DOB)类衍生物在高定向裂解石墨(HOPG)表面的自组装行为. 研究的分子中均含有共轭π体系, 分子末端由于苯环的排斥作用为立体结构. 实验研究了对称性及取代基团数目对自组装结构的影响. 结果表明, 在甲苯溶剂中制备的这些自组装结构为长程有序结构, 分子间的偶极作用以及空间位阻效应是影响自组装的主要因素.     

水溶液和微乳液中结晶紫与AOT的相互作用

分别测量了结晶紫(CV)在一系列水溶液中和在一系列以双-2-乙基已基硫代琥珀酸钠(AOT)为表面活性剂的油包水微乳液体系中的吸光度, 用缔合模型处理实验数据, 得到缔合平衡常数, 发现在溶液中有高达57%的CV与AOT形成缔合物, 这可能是结晶紫碱性褪色反应在含阴离子表面活性剂的微乳液体系中受禁阻的原因.