响应性表面活性剂自组装及有序介孔材料制备

摘要

两亲性表面活性剂（包括两亲性小分子和两亲性嵌段共聚物）能够自组装形成胶束、囊泡等多种有序结构。刺激响应性自组装材料由于在可控释放、化学催化等的广泛应用已成为近年来的一个研究热点，其特点在于具有响应性的自组装材料能对热、光、pH等环境刺激做出迅速的响应。与其他刺激手段相比，光具有远程操作、精确控制、非接触等独特优势，因而具有光响应智能特性的组装材料的实际应用价值更高。同时，在光响应体系中再引入热或pH响应性，使得材料具有多重响应，可控因素的多样化扩展了材料的应用领域。随刺激响应性自组装材料的研究的不断深入，其应用范围逐渐向新的领域扩展，如有序介孔材料的制备、纳米微米反应器等。
　　本论文首先以双官能团聚乙二醇(Br-PEO-Br)为引发剂，利用原子转移自由基聚合(ATRP)制得了含偶氮苯(AZO)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的两亲性三嵌段共聚物P(AZ O9-co-NI PAM9)-b-PEO48-b-P(AZ O9-co-NI PAM9)，并通过核磁共振(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)等手段对产物进行了表征。该共聚物能够在溶液中自组装形成纳米胶束，运用透射电子显微镜(TEM)、荧光探针技术和动态光散射(DLS)研究了胶束的形貌、粒径及其在光或温度刺激下的响应行为。结果表明，该三嵌段共聚物胶束显现出我们以往报道的二嵌段共聚物所不具有的光释放行为:包覆有尼罗红的胶束在多次紫外-可见光循环照射之后，荧光强度和初始状态相比下降了大约40％，说明尼罗红在此过程中逐渐被释放。而胶束的尺寸会随着温度的升高而逐渐缩小。
　　本论文还合成了一种含偶氮苯的表面活性剂N，N，N-三甲基-6-(4'-乙氧基-4-偶氮苯)己氧基铵盐(Me3A6AB2A)。以其作为模型化合物，初步探索了含偶氮苯的两亲化合物在有序介孔材料制备方面的应用。我们发现以上述小分子表面活性剂为模板合成介孔材料时，紫外光照有助于合成尺寸均一的纳米氧化硅复合材料。由于模板剂的正电荷和硅酸盐表面负电荷的静电力相互作用，模板剂能够组装形成棒状的胶束，并且有序地形成径向分布的结构。研究表明位于复合材料中的模板剂依然具有光响应性，即在紫外光照射下偶氮苯基团可以实现顺反异构转变，从而引起分子尺寸和极性的变化。利用这个特性，在紫外光照射下、用水/乙醇混合溶液对模板剂进行萃取，实现了模板剂的回收。去除了模板剂的氧化硅保留了尺寸均一的球形结构（直径为300 nm左右）和规则的纳米孔道(孔径为2.7 nm)，并且具有很高的比表面积（～381 m2/g）。另外，回收的模板剂能够重复地用来合成介孔氧硅微球，所以这是一种温和、绿色、环境友好的介孔材料合成方法。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 概述

1．2 两亲性材料自组装

1．2．1 小分子表面活性剂自组装

1．2．2 两亲性嵌段共聚物自组装

1．3 刺激响应性自组装聚集体

1．3．1 温度响应性自组装聚集体

1．3．2 pH响应性自组装聚集体

1．3．3 光响应性自组装聚集体

1．3．4 多重响应性自组装聚集体

本论文的研究内容和意义

参考文献

第二章 光／温度双响应三嵌段共聚物的合成及溶液自组装行为

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 药品

2．2．2 偶氮苯单体MeA6AB2的合成

2．2．3 原子转移自由基聚合(ATRP)合成三嵌段共聚物

2．2．4 自组装胶束的制备

2．2．5 主要表征仪器

2．3 结果与讨论

2．3．1 合成产物结构表征

2．3．2 自组装行为研究

2．4 结论

参考文献

第三章 含有偶氮苯的季铵盐作为光响应软模板合成有序介孔氧化硅纳米微球

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 药品

3．2．2 含偶氮苯季铵盐Me3A6AB2A的合成

3．2．3 主要表征仪器和测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 含偶氮苯季铵盐Me3A6AB2A的结构表征

3．3．2 介孔氧化硅纳米微球复合材料的结构表征

3．3．3 介孔氧化硅纳米微球复合材料的形貌表征

3．3．4 季铵盐模板剂的光响应性

3．3．5 溶液萃取法去除季铵盐模板剂

3．3．6 介孔氧化硅纳米微球的性质

3．3．7 回收模板剂的重复利用

3．4 结论

参考文献

第四章 总结与展望

攻读硕士期间的科研成果

致谢

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