基于Gemini表面活性劑的新型超分子凝膠體系及其溫敏熒光性質

王瑋遲博偉吳云鄧崇海(．合肥學院， 安徽 合肥 3060； ．安徽能源學校， 安徽 合肥 300)

基于Gemini表面活性劑的新型超分子凝膠體系及其溫敏熒光性質

王瑋1遲博偉2吳云1鄧崇海1(1．合肥學院， 安徽 合肥 230601； 2．安徽能源學校， 安徽 合肥 230011)

本論文基于Gemini表面活性劑特殊的黏度性質設計一些超分子水凝膠，并從中選擇凝膠。強度比較強的凝膠體系與CdS納米量子點組合設計成一種獨特的智能凝膠。實驗中將CdS納米量子點引入凝膠體系通過自組裝成新型凝膠體系。本實驗考察了這種自組裝凝膠的溫度敏感性質，研究了凝膠體系對CdS納米量子點的熒光強度的影響，利用不同粒徑的CdS納米量子點溶液制得了一系列在紫外燈下具有不同顏色的智能凝膠并對它們作了一定的表征。

Gemini表面活性劑；CdS半導體量子點；智能水凝膠；自組裝凝膠

gemini surfactant; CdS semiconductor nanocrystal quantum; intelligent hydrogel; assembled gels.

Gemini表面活性劑是低聚表面活性劑(oligemeri csurfactants)[1]的一種，它是利用聯接鏈(spacer group)將兩個相同的表面活性劑單體在其親水頭基部位或靠近其親水頭基部位通過化學鍵連接在一起形成的兩親性分子，是一類雙親油基雙親水基的兩親物。半導體納米晶(又稱量子點，簡稱QDs)的直徑只有1～12nm，因此存在特殊的物理性質：如量子尺寸效應、表面效應等，表現出優良的熒光納米效應。凝膠的結構復雜，與膠體之間的界限比較模糊，準確的定義凝膠較為困難。迄今為止，無論在哪一種定義中，凝膠是三維結構的物質[2]，而且是占據了被給予的整個空間的“無限結構物”。按照Flory對凝膠的定義，體系滿足下面兩個條件的就可被稱為凝膠：①在對體系進行測試和分析的相當一段時間內，其宏觀結構保持不變；②凝膠的流變力學行為類似于固體。按照Flory的理論，凝膠結構分為四種類型：具有中間層的有序層狀結構；通過共價鍵形成的完全無序高分子網絡結構；通過物理結合作用下形成的局部有序的高分子網絡；粒狀的無序結構。

1 基于Gemini表面活性劑的超分子水凝膠的制備

分別配制0．01M的18-3-18表面活性劑溶液，然后利用0．2 M的NaOH溶液和反丁烯二酸配制0．05 M的反丁烯二酸鈉溶液。將表面活性劑溶液與有機酸鹽類按照不同比例混合，摸索形成凝膠的最佳條件。實驗現象：將試管倒置溶劑沒有流動則此狀態為穩定凝膠(G)，有流動但有像凍狀的東西存在稱其為半凝膠(PG)，只有溶液為溶解(S)，如果出現沉淀則記為沉淀(P)。

2 CdS納米量子點的制備[3]

根據文獻[4]：取10mL的5mM的CdCl2溶液于燒杯中，加入5微升的巰基乙酸，溶液變渾濁，用10M的NaOH溶液調節至7左右，加入1．89mM的Na2S溶液，用1M的NaOH溶液或1M的HCl溶液調節pH至8．2左右，連續攪拌4小時。通過改變Cd與S的摩爾比和反應pH值，制備不同粒徑大小的CdS納米量子點。

3 CdS納米量子點與凝膠體系的組裝及對所得新型材料性質的研究

在洗凈干燥后的試管中加入1ml的0．01M的18-3-18和0．18 mL的0．05M的反丁烯二酸鈉，再加入不同體積的同一種CdS納米量子點反應溶液。通過改變加入CdS納米量子點溶液和反丁烯二酸鈉溶液的體積，選出熒光強度較大的且最大熒光發射波長不同的幾組CdS納米量子點溶液制成組裝凝膠，并把它們放在紫外燈下觀察其顏色。選擇四組含有不同CdS納米量子點的凝膠測其熒光強度，同時將對應的CdS納米量子點溶液按比例制成參比溶液測其熒光強度。選擇一種熒光強度比較強的組裝凝膠測其在5℃～20℃兩溫度之間熒光強度變化。并把已制好的新型組裝凝膠，由常溫加熱至68℃，之后降溫至40℃，再升溫60℃，循環多次，由實驗結果可以發現，經高溫處理過的溶膠體系其熒光強度很難隨著溫度的變化而進行可逆的變化，它在第一次升到高溫后，熒光強度急劇下降，之后很難恢復，可能的原因是高溫時體系的納米量子點顆粒運動加劇，粒子間碰撞幾率大大增加，使得晶粒團聚，納米晶數目急劇減少，從而導致熒光強度循環困難。我們也考察了凝膠的溫敏情況，我們選擇在5℃和20℃兩個溫度點之間循環，通過測試其熒光強度變化，我們可以得出所制得的新型凝膠的熒光強度能夠在低溫下隨著溫度的改變而發生可逆的變化。

[1]唐善法，劉忠運[M].北京：化學工業出版社，2011.

[2]劉文廣，姚康德[J].高分子材料科學與工程，2002，18(5):54-57.

[3] Jessica O.inter,Natalia Gomez[J].Colloids and Surfaces A: Physicochem.Eng.Aspects 2005,(254):147-157.

[4]J.K.Lee,M.Kuno,M.G.Bawendi[J].Materials Research Society,Pittsburgh.1997,323.