自组装两亲性粒子在气-液界面上的吸附行为研究

摘要

本文研究了两种两亲性自组装粒子在气-液界面上的相互作用以及界面吸附行为。一种为由表面活性剂和聚合物自组装形成的两亲性纳米粒子;另一种为细菌与壳聚糖组装形成的具有疏水特性的细菌粒子。对两亲性粒子进行理化性质表征后，界面吸附行为的研究方法主要包括LB膜分析法和界面扩张流变方法。
　　表面活性剂/聚合物两亲性纳米粒子是基于阳离子型表面活性剂烷基三甲基溴化铵DTAB/TTAB与聚4-苯乙烯磺酸钠(PSS)之间的静电吸引作用按一定比例混合形成的。研究结果表明，该两亲性纳米粒子能够吸附在气-液界面并形成单分子膜，溶液表面张力急剧下降。表面压随时间的变化表明气-液界面上两亲性纳米粒子是不稳定的，能进一步发生解离和重排，界面效应诱导两亲性粒子自解离形成表面活性剂/聚合物的复合物分子。归纳如下:
　　(1)由DTAB/PSS形成的两亲性纳米粒子带负电，由TTAB/PSS形成的两亲性粒子带正电;表面压随时间的变化表明了界面上的自组装粒子发生了自解离的动力学过程，并且PSS促进了两亲性纳米粒子在界面上的解离。
　　(2)在小幅低频振荡法中，扩张粘度出现峰值的原因是由于两亲性纳米粒子在界面上的发生了解离和重排，形成了聚电解质/表面活性剂复合膜，引起了更多的粘性行为;表面活性剂的疏水碳链越长，各组分间相互作用越小，扩张模量越小。
　　本文研究的另一体系为疏水型细菌粒子LSH-5和细菌S-1/壳聚糖自组装复合物在气-液界面上的吸附行为。细菌S-1/壳聚糖自组装复合物的形成主要是基于二者之间的静电相互作用。归纳如下:
　　(3)TEM图可以看出，S-1细菌与壳聚糖能相互作用形成网状结构;在一定的表面压下，壳聚糖与细菌S-1自组装形成的复合细菌粒子在气-液界面上的Langmuir槽单分子膜能稳定存在，不发生自解离的过程;相反地，疏水型细菌粒子LSH-5在气-液界面上不能稳定存在，会自发地从一个不稳定的非平衡状态向一个稳定的平衡态转变，使得体相里的细菌不断地吸附在界面上，直至界面达到饱和状态。
　　(4)随着壳聚糖浓度的增大、醋酸浓度的增大、细菌浓度的增大、下相中离子（电荷）总数越大及下相盐度的增大，疏水型细菌粒子弹性模量和粘性模量都随之增大。

目录

声明

摘要

1．研究背景

1．1 固体粒子在气-液界面上的吸附

1．2 自组装的两亲性颗粒在气-液界面上的吸附

1．3 研究气-液界面吸附的方法

1．4 本论文的研究内容

1．4．1 研究内容

1．4．2 论文的实验技术路线框图

2．表面活性剂／聚合物形成的两亲性粒子在气-液界面上的吸附行为的研究

2．1 实验仪器和材料

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验材料

2．2 实验方法

2．2．1 两亲性粒子的合成

2．2．2 动态光散射法(DLS)

2．2．3 表面张力

2．2．4 透射电镜法(TEM)

2．2．5 紫外分光光度计法(UV-vis)

2．2．6 Langmuir单层膜性质研究

2．2．7 界面扩张粘弹性法

2．3 结果与讨论

2．3．1 两亲性粒子的尺寸和ζ电位分析

2．3．2 两亲性粒子的TEM图分析

2．3．3 两亲性粒子的表而张力

2．3．4 两亲性粒子在气-液界面上的π-A曲线分析

2．3．5 两亲性粒子在气-液界面上扩张粘弹性曲线分析

2．4 本章小结

3．疏水型细菌粒子在气-液界面上的吸附行为的研究

3．1 实验仪器及材料

3．1．1 实验仪器

3．1．2 实验材料

3．2 实验方法

3．2．1 细菌的培养

3．2．2 细菌的改性

3．2．3 透射电镜法(TEM)

3．2．4 Langmuir单层膜性质研究

3．2．5 扩张粘弹性法

3．3 结果与讨论

3．3．1 细菌粒子的形貌分析

3．3．2 细菌粒子的Langrauir单层膜在气-液界面上的吸附行为研究

3．3．3 疏水型细菌粒子在气-液界面上的扩张粘弹性分析

3．4 本章小结

4．结论

4．1 论文的主要结论

4．2 论文的创新和特色

参考文献

致谢

个人简历及硕士期间发表的学术论文