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电化学方法表征超分子凝胶的研究

作　者: 何亮
导　师: 王宏
学　校: 华中科技大学
专　业: 分析化学
关键词: 电化学组装与解组装杂化组装亲疏水性扩散
分类号: O657.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

小分子自组装是制备新型功能材料的重要手段。小分子凝胶因子和Gemini型表面活性剂都是良好的自组装单元。表征超分子凝胶自组装和解组装过程是近年来的研究热点。电化学方法具有简单快速灵敏度高，对凝胶的宏观形态无要求等优点，其在表征超分子凝胶的结构上具有极大的潜力。本文采用电化学方法分别研究了N,N-二苯甲基-L-胱氨酸（DBC）的自组装和解组装过程、Gemini型表面活性剂胶束杂化的DBC水凝胶亲疏水性变化及Gemini表面活性剂形成的胶束在N-芴甲氧羰基-L-苯丙氨酸(Fmoc-Phe-OH)杂化凝胶中的扩散行为。最后采用循环伏安法监控了二茂铁在1,3(R):2,4(S)-苄基-D-山梨醇（DBS）有机凝胶中的扩散行为。研究结果如下：1.采用差分脉冲伏安法研究了电化学探针（铕离子，铁氰化钾、邻菲罗啉合钴）在DBC组装后的凝胶和解组装后的溶液中还原行为，发现电化学探针在凝胶中的还原峰电流明显小于溶液中，因而可通过电化学探针的峰电流的变化来监测DBC的组装和解组装。2.DBC和Gemini表面活性剂可发生杂化组装形成凝胶。SEM照片显示杂化凝胶的结构比非杂化凝胶致密。研究结果显示亚甲蓝在杂化凝胶中的式电位E0’相比非杂化凝胶正移，表明胶束杂化体系的疏水性增加。杂化凝胶与非杂化凝胶的式电位差ΔE0’随着胶束含量的增加而增加，表明胶束杂化体系中的微环境的疏水性随Gemini表面活性剂的浓度增加而增强；ΔE0’随Gemini表面活性剂间隔基长度的增加而降低，随烷基链长增加而增加，表明胶束杂化体系的疏水/亲水平衡可以通过Gemini表面活性剂间隔基和烷基链的长度来调节。ΔE0’可用来表征杂化体系的亲疏水性的变化。3.SEM照片显示Gemini表面活性剂胶束杂化的Fmoc-Phe-OH凝胶为三维网络结构。Gemini表面活性剂16-6-16在凝胶中的临界胶束浓度大约是水溶液中的0.6倍。ESR结果表明电化学探针2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）完全分配在Gemini表面活性剂形成的胶束中，因而可通过电化学方法监测TEMPO的扩散来表征胶束在杂化凝胶中的扩散。研究结果表明随着Gemini表面活性剂间隔基的增加，胶束的扩散系数先增大后减小。随着烷基链长的增加，胶束的扩散系数降低。增大凝胶因子的浓度，胶束的扩散系数降低。体系温度的增加会加速度胶束的扩散。4.采用循环伏安法研究了二茂铁在DBS的乙腈、碳酸丙烯酯、环己酮凝胶中扩散。发现随着形成凝胶的溶剂的粘度增大，二茂铁的扩散系数降低；凝胶因子浓度增加，凝胶三维网络结构越加致密，也在一定程度上限制了二茂铁的扩散。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
1 前言  9-24
  1.1 小分子的自组装  9-15
  1.2 自组装和解组装的表征方法  15-17
  1.3 凝胶中小分子扩散行为的研究进展  17-21
  1.4 电化学方法在凝胶方面的应用  21-23
  1.5 本课题的基本思想和研究内容  23-24
2 实验部分  24-32
  2.1 实验试剂及仪器  24-26
  2.2 实验方法  26-32
3 结果与讨论  32-60
  3.1 电化学表征超分子凝胶的组装和解组装  32-39
  3.2 电化学表征表面活性剂杂化超分子凝胶的亲疏水性变化  39-47
  3.3 表面活性剂杂化超分子凝胶中胶束的扩散行为  47-56
  3.4 二茂铁在有机凝胶中的扩散行为  56-60
4 全文总结  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-75
附录 1 硕士期间发表文章  75

电化学方法表征超分子凝胶的研究

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