有機溶劑中自組裝纖維網(wǎng)狀凝膠的簡單表面活性劑課件

1、Self-Assembly Fibrillar Network Gels of Simple Surfactants in Organic Solvents有機溶劑中自組裝纖維網(wǎng)狀凝膠的簡單表面活性劑Dong Wang and Jingcheng Hao2011 American Chemical Society摘要 月桂酸鈉（C11H23COONa，十二酸鈉）是一種簡單的表面活性劑分子。目前，這種表面活性分子自組裝形成的纖維網(wǎng)狀有機凝膠正在被廣泛的研究。 溶膠-凝膠化轉(zhuǎn)變溫度取決于Na+濃度，十二酸鈉的濃度以及所選用的溶劑。其中鈉離子在有機凝膠的形成過程中有著重要作用，這是一個重要的發(fā)現(xiàn)。

2、通過透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）的觀察結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)有機凝膠的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。高分辨率的透射電鏡圖像表明凝膠纖維或者帶狀物都是由圓柱形膠團構(gòu)成。X射線衍射和傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜表明凝膠中的十二酸鈉分子的行為非常類似于十二酸鈉晶體。透射電鏡（transmission electron microscopy）簡介 在光學顯微鏡下無法看清小于0.2m的細微結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)稱為亞顯微結(jié)構(gòu)或超微結(jié)構(gòu)。要想看清這些結(jié)構(gòu)，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。1932年Ruska發(fā)明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡，電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，并且電子束的波長與發(fā)射電子束的

3、電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長越短。目前TEM的分辨力可達0.2nm。 H1N1流感病毒的透射電鏡照片花粉粒的掃描電鏡照片介紹 低分子量的有機凝膠有小的有機分子組成，這種有機分子能吸收有機或者水溶劑。目前由雙親分子形成的凝膠備受關(guān)注，其在納米材料的穩(wěn)定性，有機彩色成影材料，能量轉(zhuǎn)換，光敏材料，藥物傳遞系統(tǒng)等方面有著廣泛的應用。 制備這些類固體材料的一般方法是將含有小分子量凝膠溶液冷卻到凝膠化溫度以下。凝膠因子之間的作用力是非共價鍵作用力，而是氫鍵，-共軛，配位鍵以及分子間作用力。這些作用力能夠引導形成各種纖維狀，線性或者帶狀超分子聚合物。這些超分子聚合物通過結(jié)合點與其他超分子相互纏繞形

4、成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而那些溶劑分子就固定凝膠網(wǎng)絡(luò)中。 但是，小的有機分子在凝膠中自組裝成超分子聚合物的原理并不是很清楚。十二酸鈉在不同溶劑中凝膠化狀態(tài)十二酸鈉在乙醇中凝膠化過程結(jié)果與討論Figure 2. TEM images of fibers for 50 mmol L-1 SL in different alcohols:(a) ethanol, (b) 1-propanol, (c) 1-butanol, (d) 1-pentanol,(e) 1-hexanol,(f) 1-heptanol, (g) 1-octanol, (h) 1-nonanol, (i) 1-decanol.Figu

5、re 7. SEMimages of (a) SM, (b) SP, and (c) SS fibers in ethanol.The gelation temperatures of 50 mmol 3L-1 sodium myristate(C13H27COONa, SM), sodium palmitate (C15H31COONa, SP), and SS are 55, 72, and 73 ,十二酸鈉凝膠形成機理在溶液中，十二酸鈉電離。羧基一端互相排斥使得羧基一端所占區(qū)域擴大。大多數(shù)十二酸鈉在臨界膠束濃度以上是都以球狀膠束狀態(tài)存在。根據(jù)飽和溶解現(xiàn)象，當溶液達到飽和，一些鈉離子和十二

6、酸根離子結(jié)合產(chǎn)生沉淀形成十二酸鈉晶體。然而，在帶有烷基雙親分子中，產(chǎn)生的沉淀并不是形成十二酸鈉分子微粒而是形成一種納米纖維結(jié)構(gòu)。從十二酸鈉凝膠形成機理中可以得到幾點結(jié)論(i)圓柱形納米纖維表面，鈉離子和十二酸根離子周期性排列。一個Na+與兩個L-結(jié)合，一個L-與兩個Na+結(jié)合，跟晶格中排布相似。(ii)圓柱形納米纖維的內(nèi)部充滿了碳氫化合物的鈉皂，跟圓柱狀膠束類似。(iii)許多圓柱狀膠束束縛在一起形成一捆，纖維和帶狀交織在一起形成凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。關(guān)于鈉離子能夠促使凝膠化的推測在凝膠表面鈉離子半徑剛好與形成的晶格相匹配，而其他陽離子在形成結(jié)晶的時候卻破壞了圓柱狀膠束，故而不能發(fā)生凝膠化。Figur

7、e 8. High-resolution TEMimages of SL fibers in ethanol. In the images, one can see the parallel nanofibers on the surfaces of several thin ribbons and can estimate the diameter of thenanofibers.Figure 9. Small-angle and wide-angle XRD spectra for 50 mmolL-1 SL in ethanol.布拉格定律用公式表達為：2dsinx=n(d為平行原子平

8、面的間距，為入射波波長，x為入射光與晶面之夾角) 根據(jù)布拉格定律可以得到，兩直徑的間距為3.2nm和2.3nm。1558cm-1的峰是羧酸的不對稱伸縮振動。結(jié)論凝膠只能在醇類有機溶劑中才能形成。鈉離子在促使球形膠束到透明圓柱形膠束的轉(zhuǎn)變生成凝膠過程中起著非常重要的作用，而其他離子會破壞納米纖維的形成。纖維結(jié)構(gòu)很像圓柱形膠束但是其表面確實結(jié)晶形態(tài)。納米纖維的橫截面是一個非常規(guī)整的排列。眼療貼主要用于眼部手術(shù)、眼部水腫、眼挫傷病人的眼外部冷敷理療以及全麻手術(shù)病人和深昏迷病人，預防、控制暴露性角膜炎炎的發(fā)生，使醫(yī)護工作者的眼護理操作更便利、更安全。醫(yī)用聚丙烯酰胺水凝膠醫(yī)用聚丙烯酰胺水凝膠，商品名稱為 “奧美定”，俗稱“人造脂肪”，主要用于體表各種軟組織凹陷性缺損的填充、增大組織容量。在整形醫(yī)學應用廣泛。 水土保濕劑 一種人工合成的具有超強吸水和保水釋放能力的高分子聚合物，主要成分為聚丙烯酸鹽（鉀鹽）和聚丙烯酰胺共聚體。能迅速吸收比自身重量數(shù)百倍的脫離子水，數(shù)十倍至百倍的含鹽水分，控制土壤水分蒸發(fā)，以滿足植物的生長需要、促進植物根系生長