阳离子表面活性剂与相关化合物自组装形成纳米管研究

摘要

纳米材料作为功能材料的一个重要分支受到众多学者的关注,纳米管则是一维纳米材料中举足轻重的一部分.目前合成纳米管的方法主要有:化学气相沉积法、热解法、激光烧蚀法、电化学沉积法、电弧法、模板法、自组装法等.自组装纳米管则以其独特的结构、简易的制备方法、繁多的种类、广泛的应用成为当前的研究热点之一. 虽然有越来越多的能自组装形成纳米管的物质被发现,但对于自组装的机理的研究并不是很成熟.有些机理很好的解释个别现象,但不能系统的对大部分的实验现象进行合理的解释. 本文通过选择不同的阳离子表面活性剂与不同的化合物进行复配,自组装形成了纳米管.发现的阳离子表面活性剂与化合物复配自组装形成纳米管的体系有:2.苯基苯并咪唑磺酸钠(PBSA)与十四烷基三甲基溴化铵(TTAB),2-苯基苯并咪唑磺酸钠(PBSA)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),2-苯基苯并咪唑磺酸钠(PBSA)与十八烷基三甲基溴化铵(STAB),2-苯基苯并咪唑磺酸钠(PBSA)与十六烷基溴代吡啶(CPB),甲基橙(MO)与十烷基三甲基溴化铵(DETAB),甲基橙(MO)与十四烷基二甲基氧化胺(CDMAO),2-萘磺酸钠(NSS)与十二烷基三甲基溴化铵(DOTAB).通过负染色透射电镜表征证实了纳米管的存在. 实验中使用了偏光观察,即纳米管形成后,晃动溶液会观察到由于流动双折射引起的亮场.观察到亮场意味着可能形成了纳米管,但不是充分条件,需要与透射电镜相结合来确认.实验还结合了浊度的变化来研究自组装形成纳米管在不同阶段的结构变化. 通过仔细的观察和严谨的理论分析,提出了新的观点.认为阳离子表面活性剂与相应化合物自组装形成的纳米管是由囊泡转化而成的.通过对化合物结构的分析,认为该类化合物需要有在空间上具有不同的平面结构;同时还必须满足能与阳离子表面活性剂形成囊泡的需要.该类化合物与阳离子表面活性剂首先形成囊泡,然后进行翻转,向纳米管转变.通过透射电镜观察到了在不同阶段的自组装产物:分别为囊泡,转化中的囊泡,纳米管.复配后的溶液外观经历了从浑浊到澄清的过程.用这种结构翻转理论可以合理的解释为什么有些化合物不能与阳离子表面活性剂自组装形成纳米管.本文提到的机理对于纳米管自组装的认识是一个突破,另外对于选择合适的化合物自组装形成纳米管将起到积极的指导作用.

目录

文摘

英文文摘

原性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章前言

1.1纳米管介绍

1.2自组装形成纳米管进展

1.3论文研究内容

1.4论文研究成果

第二章PBSA与阳离子表面活性剂的复配行为

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4小结

第三章甲基橙与阳离子表面活性剂复配行为

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4小结

第四章2-萘磺酸钠与阳离子表面活性剂复配行为

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4小结

第五章纳米管形成的机理探讨

5.1引言

5.2流动双折射(streaming birefringence)

5.3机理探讨

5.4复配不能形成纳米管的化合物

5.5小结

参考文献：

致谢