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Gemini表面活性剂拥有比传统表面活性剂更加优越的表面活性和更丰富的聚集体形态。研究不同结构的Gemini表面活性剂的表面活性及聚集体形态,既能丰富Gemini表面活性剂的有关理论知识,也为其在更多领域的应用奠定基础。本文以1,3-二溴-2-丙醇、长链溴代烷、吡咯烷等为原料,合成了 4种含吡咯烷头基、羟基联接链的季铵盐型Gemini表面活性剂,表示为Cn-30H-nPB(尾链碳原子数n=10、12、14、16;中间数字3为联接链的碳原子数;PB表示头基为吡咯烷基、反离子为Br);以1,3-二氯-2-丙醇、长链溴代烷、吡咯烷等为原料,合成了 3种含吡咯烷头基、羟基联接链的季铵盐型Gemini表面活性剂,Cn-3OH-nPC(n=12、14、16;PB表示头基为吡咯烷基、反离子为Cl-)。主要工作和结果如下:(1)合成了 7种Gemini表面活性剂,并利用红外光谱、1HNMR.、13CNMR、质谱等手段对产物进行结构鉴定,结果表明与目标产物相符。(2)通过表面张力法测试Cn-30H-nPB和Cn-30H-nPC的表面活性,结果显示,尾链碳数相同时,合成的7种Gemini表面活性剂的临界胶束浓度(cmc)和C20(使表面张力降低20mN·m-1所需表面活性剂的浓度)随尾链碳数的增加而降低,且数值比含有吡咯烷头基的单链表面活性剂CnMPB的低2个数量级,展现出良好的表面活性;尾链碳数相同时,Cn-30H-nPB的cmc、C20和Amin(单分子占有面积)值均比Cn-30H-nPC的更低,表现出更加优越的表面活性和聚集能力。(3)以电导法、稳态荧光法、动态光散射以及透射电镜等方法,研究Cn-30H-nPB在水溶液中的聚集行为。结果显示,随尾链碳数增加,Cn-30H-nPB的聚集倾向增强;浓度为10cmc时,Cn-30H-nPB均能形成尺寸较大(大于100nm)的聚集体,且C12-30H-12PB和C10-30H-10PB形成的聚集体尺寸比C14-30H-14PB和C16-30H-16PB的更大;增加浓度对聚集体形貌有显著影响,浓度由10cmc增加到50cmc时,尾链碳数为16和14时,聚集体由球形变为长的线形;尾链碳数为12,则由珊瑚状变为带分支的聚集体,尾链碳数为10时,由不对称球形形成短的链珠状聚集体。(4)室温下,以合成的Cn-30H-nPB为诱导剂,通过简单的一步法制备树枝状金纳米材料。研究疏水链长、表面活性剂浓度、还原剂浓度、氯金酸浓度的改变对产物形貌的影响;观察不同反应时间产物的形貌,对产物形成机理做出初步推测。结果表明,尾链碳数为16时,当表面活性剂、还原剂、氯金酸的比例适当时,能够得到有二级分枝结构的树枝状纳米金;其形成过程是先生成小的不规则晶核,表面活性剂选择性地吸附在某些特定的晶面上,未被吸附的晶面继续生长,得到枝状产物。