王瑋遲博偉吳云鄧崇海(．合肥學(xué)院， 安徽 合肥 3060； ．安徽能源學(xué)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(zhì)

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

本論文基于Gemini表面活性劑特殊的黏度性質(zhì)設(shè)計(jì)一些超分子水凝膠，并從中選擇凝膠。強(qiáng)度比較強(qiáng)的凝膠體系與CdS納米量子點(diǎn)組合設(shè)計(jì)成一種獨(dú)特的智能凝膠。實(shí)驗(yàn)中將CdS納米量子點(diǎn)引入凝膠體系通過自組裝成新型凝膠體系。本實(shí)驗(yàn)考察了這種自組裝凝膠的溫度敏感性質(zhì)，研究了凝膠體系對(duì)CdS納米量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度的影響，利用不同粒徑的CdS納米量子點(diǎn)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(duì)它們作了一定的表征。

Gemini表面活性劑；CdS半導(dǎo)體量子點(diǎn)；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(lián)接鏈(spacer group)將兩個(gè)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(xué)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(dǎo)體納米晶(又稱量子點(diǎn)，簡稱QDs)的直徑只有1～12nm，因此存在特殊的物理性質(zhì)：如量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等，表現(xiàn)出優(yōu)良的熒光納米效應(yīng)。凝膠的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與膠體之間的界限比較模糊，準(zhǔn)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(jié)構(gòu)的物質(zhì)[2]，而且是占據(jù)了被給予的整個(gè)空間的“無限結(jié)構(gòu)物”。按照Flory對(duì)凝膠的定義，體系滿足下面兩個(gè)條件的就可被稱為凝膠：①在對(duì)體系進(jìn)行測試和分析的相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，其宏觀結(jié)構(gòu)保持不變；②凝膠的流變力學(xué)行為類似于固體。按照Flory的理論，凝膠結(jié)構(gòu)分為四種類型：具有中間層的有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)；通過共價(jià)鍵形成的完全無序高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；通過物理結(jié)合作用下形成的局部有序的高分子網(wǎng)絡(luò)；粒狀的無序結(jié)構(gòu)。

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(jī)酸鹽類按照不同比例混合，摸索形成凝膠的最佳條件。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：將試管倒置溶劑沒有流動(dòng)則此狀態(tài)為穩(wěn)定凝膠(G)，有流動(dòng)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(xiàn)沉淀則記為沉淀(P)。

2 CdS納米量子點(diǎn)的制備[3]

根據(jù)文獻(xiàn)[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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)pH至8．2左右，連續(xù)攪拌4小時(shí)。通過改變Cd與S的摩爾比和反應(yīng)pH值，制備不同粒徑大小的CdS納米量子點(diǎn)。

3 CdS納米量子點(diǎn)與凝膠體系的組裝及對(duì)所得新型材料性質(zhì)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(diǎn)反應(yīng)溶液。通過改變加入CdS納米量子點(diǎn)溶液和反丁烯二酸鈉溶液的體積，選出熒光強(qiáng)度較大的且最大熒光發(fā)射波長不同的幾組CdS納米量子點(diǎn)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(diǎn)的凝膠測其熒光強(qiáng)度，同時(shí)將對(duì)應(yīng)的CdS納米量子點(diǎn)溶液按比例制成參比溶液測其熒光強(qiáng)度。選擇一種熒光強(qiáng)度比較強(qiáng)的組裝凝膠測其在5℃～20℃兩溫度之間熒光強(qiáng)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(huán)多次，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)高溫處理過的溶膠體系其熒光強(qiáng)度很難隨著溫度的變化而進(jìn)行可逆的變化，它在第一次升到高溫后，熒光強(qiáng)度急劇下降，之后很難恢復(fù)，可能的原因是高溫時(shí)體系的納米量子點(diǎn)顆粒運(yùn)動(dòng)加劇，粒子間碰撞幾率大大增加，使得晶粒團(tuán)聚，納米晶數(shù)目急劇減少，從而導(dǎo)致熒光強(qiáng)度循環(huán)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(gè)溫度點(diǎn)之間循環(huán)，通過測試其熒光強(qiáng)度變化，我們可以得出所制得的新型凝膠的熒光強(qiáng)度能夠在低溫下隨著溫度的改變而發(fā)生可逆的變化。

[1]唐善法，劉忠運(yùn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2]劉文廣，姚康德[J].高分子材料科學(xué)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.