基于离子液体的两亲分子自组装

发布时间：2019-07-23 06:35

【摘要】：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.
【图文】：

547评述图1(网络版彩色)离子化合物、离子溶液与离子液体的存在形式示意图Figure1(Coloronline)Schematicillustrationofioniccompound,ionicsolutionandionicliquid链,可以是直链型也可以是支状型.表面活性剂分子是最典型的两亲分子.由于表面活性剂分子的两亲性,其溶于水后,在浓度较低的情况下,会在气液界面发生单分子排列,亲水基团朝向水,而疏水基团伸向空气,从而降低了溶液的表面张力.当表面活性剂的浓度增大到一定程度后,气液界面上不能容纳更多的表面活性剂分子,体相中的表面活性剂分子就会在多种非共价弱相互作用(如氢键、静电力、疏水作用、范德华力、-堆积作用等)驱动下,以极性基朝向极性溶剂、非极性基远离极性溶剂的方式自发聚集形成多种具有特殊性能的有序结构[4].目前发现的聚集结构有胶束(球状、蠕虫状、棒状及碟状)、囊泡(单层或多层)、纳米管、纳米纤维、溶致液晶(层状、六角、立方)、微乳液等.两亲分子的自组装体是化学、生物学、物理学、材料学等多学科的交叉领域,在生命、能源、信息等现代高新技术中发挥着越来越重要的作用.正如前面所述,离子液体具有多种独特的物理化学性质,两亲分子的自组装体也是当今多学科交叉的研究热点.因此,越来越多的科学家着眼于如何将离子液体的优势与两亲分子自组装体有机结合起来,研究离子液体参与的两亲分子自组装过程.将离子液体的特性引入到传统的两亲分子组装体中,有助于改善传统组装体的性质,也拓展了离子液体自身的应用和发展.下面就离子液体参与的两亲分子自组装作简要概述.1离子液体作为溶剂参与的两亲分子自组装1.1胶束作为溶剂参与胶束形成的离子液体可以分为2类[5],即质子性离子液体(proticionicliquids,PILs)和非质子性离子液体(aproticionicliqu

nX-100在[bmim][PF6]与EAN混合溶剂中的聚集行为.将EAN加入TX-100的[bmim][PF6]溶液后,EAN可以插入TX-100/[bmim][PF6]胶束中,进一步改变胶束的微环境;反之则不会影响胶束的结构.质子性离子液体与非质子性离子液体均可以作为溶剂支持表面活性剂分子在其中形成胶束.与水相比,两类离子液体的溶剂化作用都有一定程度的减小.因此,表面活性剂分子在离子液体中形成胶束的能力要弱于水中.同时,离子液体的溶剂化作用与离子液体烷基链长、反离子有直接关系,从而显著影响了表面活性剂分子在离子液体中的聚集行为.图3TritonX-100在[bmim][BF4]中浓度为1.5CMC时的FF-TEM图[19]Figure3FF-TEMimageofTritonX-100/[bmim][BF4]solutionat1.5CMC[19]1.2液晶以离子液体EAN为溶剂形成的液晶体系最早是由Evans课题组报道的[21].在此基础上,Araos和Warr[22]系统研究了非离子表面活性剂CnEm在EAN中形成的液晶.随后,Hao课题组[23]具体研究了C12E6在EAN中形成的液晶,并将其应用于增溶多壁碳纳米管.Drummond课题组[24]报道了油酸单甘油酯(monoolein,myverol18-99K)和植烷三醇(phytantriol)在EAN等形成的液晶.Wagner课题组[25]采用流变、电导率、小角中子散射(SANS)等多种方法研究了阳离子表面活性剂[C16TA]Br在EAN中相行为,发现当[C16TA]Br浓度在45%~62%(质量分数)时,随着温度的变化,可以发生溶液和六角液晶相的可逆相转变.Chen课题组先后报道了非离子表面活性剂P123[26],Brij97[27]和阳离子型季铵盐类Gemini表面活性剂(CsH2s-,-(Me2N+-CmH2m+1Br)2,s=2,m=10,12,14)在EAN[25,28],PAN和硝酸于基铵(BAN)[29]中形成的液晶体系.此
【作者单位】： 山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(21573132)资助
【分类号】：O645.1

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