環(huán)境刺激響應(yīng)有機(jī)小分子凝膠自組裝行為及形貌研究.pdf

1、有機(jī)小分子凝膠作為一種基于有機(jī)小分子之間非共價鍵相互作用（如氫鍵，π-π，親疏水，范德華力等）形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的微觀形貌，通過表面張力作用使整個溶劑體系凝膠化。作為一種新型的智能型軟材料，近年來人們對其產(chǎn)生了濃厚的興趣。因?yàn)橛袡C(jī)小分子凝膠對外界環(huán)境刺激具有獨(dú)特的響應(yīng)性，分子間通過各種弱相互作用的協(xié)同和競爭形成多種多樣的微觀形貌，此類材料將有可能在藥物緩釋，細(xì)胞培養(yǎng)，無機(jī)納米材料模板劑等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用。本論文設(shè)計(jì)合成了三種有機(jī)小分子

2、凝膠因子，在此基礎(chǔ)上對有機(jī)小分子凝膠在外界環(huán)境刺激下所引起的成膠性能，微觀形貌，分子堆積方式的改變進(jìn)行了詳細(xì)的研究。全文包括以下四個部分:
　　1.大面積蜂窩狀納米結(jié)構(gòu)的制備
　　1)設(shè)計(jì)合成一種兩端分別是膽甾和金剛烷基團(tuán)，中間是萘酐和小肽的新型有機(jī)小分子凝膠因子，利用酰胺鍵的氫鍵，膽甾基團(tuán)的疏水作用和金剛烷基的空間位阻效應(yīng)制備出具有高度有序的空間納米結(jié)構(gòu)材料。
　　2)此種有機(jī)小分子凝膠因子可以使多種有機(jī)溶劑凝膠化并

3、且在不同的溶劑中形成的微觀形貌各有不同，其中在二氯甲烷溶液中可以形成大面積有序的蜂窩狀納米結(jié)構(gòu)。我們提出了由空心囊泡狀結(jié)構(gòu)向六方網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的形成機(jī)理。
　　2.通過超聲誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)空心囊泡狀到三維網(wǎng)絡(luò)狀納米結(jié)構(gòu)之間的可逆轉(zhuǎn)變
　　1)在工作1的基礎(chǔ)上，去掉萘酐基團(tuán)，通過加熱冷卻和超聲誘導(dǎo)的方法可以實(shí)現(xiàn)對微觀形貌的可控調(diào)節(jié)。
　　2)此種分子在20 mg/mL的乙醇溶液中通過加熱冷卻的方法并不能形成凝膠而是白色渾濁的沉淀

4、，此種沉淀的微觀形貌是空心球狀納米結(jié)構(gòu)。當(dāng)此溶液加熱全溶后經(jīng)過超聲處理即可形成白色凝膠，取少量樣品觀察發(fā)現(xiàn)形成的形貌是三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。
　　3)我們對空心球狀結(jié)構(gòu)和三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行了研究，提出了分子堆積方式在超聲誘導(dǎo)下發(fā)生改變從而引起微觀形貌變化的形成機(jī)理。
　　3.在同一體系中制備納米帶、納米線、納米管、納米球四種典型的微觀形貌
　　1)基于環(huán)糊精和金剛烷基之間的超分子相互作用，我們將環(huán)糊精引入到由含有金

5、剛烷基的有機(jī)小分子凝膠因子所形成的凝膠體系當(dāng)中。加入環(huán)糊精后，形貌由帶狀向纖維狀轉(zhuǎn)變，其中納米線的形貌高度均一，以平行方式緊密排列在一起，寬度約25納米，長度達(dá)到幾微米，長寬比可以達(dá)到1000∶1。進(jìn)一步向體系中加入水，納米線逐漸轉(zhuǎn)變成納米管和納米球。這樣我們在同一體系中通過簡單的調(diào)節(jié)分別制備出了納米帶，納米線，納米管和納米球狀的結(jié)構(gòu)形貌。
　　2)我們對機(jī)理的研究表明凝膠因子和環(huán)糊精之間的相互作用以及環(huán)糊精空腔的疏水作用是形貌演