功能性凝胶因子的设计合成及凝胶性能的研究

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目前,超分子凝胶是超分子化学领域的研究热点之一。通过对凝胶因子进行合理的结构设计,使其对外界刺激(如机械力、温度和酸碱度等)具有刺激响应性,并将其广泛应用于环境污染治理、药物缓控释和组织工程材料等领域。超分子凝胶已经逐渐发展成为一类具有广阔应用前景的功能性纳米材料。本文设计合成了一系列芳缩醛取代的葡萄糖酰胺类凝胶因子Gn(n=1,2,3,4),并测试了其凝胶性能,系统研究了Hofmeister序列阴离子对Gn超分子水凝胶触变性能的调控以及自组装机理的影响。并以Gn和脂肪酸掺杂制备双组份凝胶体系,对其凝胶性能、流变学性能以及在环境治理方面的潜在应用进行了研究。基于Gn水凝胶体系,系统研究了Hofmeister序列阴离子对超分子水凝胶性能的影响。发现按照Hofmeister序列的盐析盐到盐溶盐的顺序,超分子水凝胶的凝胶能力、热稳定性以及机械性能逐渐变弱,从而实现了对水凝胶性能的调控。通过和粘度B系数关联以及对FT-IR、~1H NMR、XRD等表征结果的分析,Hofmeister序列阴离子的加入不仅会改变本体水的结构,从而影响凝胶因子的溶解度;还可能直接和凝胶因子发生作用,影响其自组装过程。此部分研究为更好的理解Hofmeister序列对于超分子水凝胶自组装机理影响的研究提供参考。研究了长链脂肪酸的加入诱导Gn形成双组份室温凝胶体系的性能,其中G2-A16双组份凝胶体系能够室温凝胶四种有机溶剂和水,且形成的凝胶具有高效的自愈性、粘弹性和室温相选择性。其粉末可以直接用于处理硝基苯/邻二氯苯和工业盐水的两相混合物,只需要在室温下经由简单的机械震荡可以选择性凝胶混合体系中的芳香溶剂,使这类芳香溶剂的分离过程变得简便,易于操作,因此在此类盐水处理方面具有潜在的应用价值。另外,G2-A16干凝胶在染料废水的处理方面也表现出优异的性能。FT-IR,~1H NMR和XRD表明G2-A16是由π-π堆积作用、氢键和范德华力共同作用形成的超分子凝胶。此部分研究为室温凝胶因子的设计提供参考。
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