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开关型表面活性剂,指的是在外界刺激因素触发下分子结构发生可逆变化,导致其分子自组装行为(介观尺度)和溶液相行为(宏观尺度)发生相应可逆变化的表面活性剂。开关型表面活性剂不仅在胶体界面化学、先进材料制造、生命科学中具有巨大应用前景,而且为构筑有序功能化、智能响应型的组装体提供了可供选择的有效途径。为实现开关型表面活性剂在多刺激因素环境下的可控自组装,双(多)重开关型表面活性剂的研究日益受到科研工作者的关注。本文中,结合硒的氧化还原特性和羧酸基团的pH响应特性,设计合成了氧化还原(Redox)-pH双重开关响应的阴离子表面活性剂11-苄硒基十一羧酸盐(BSeU-M+),并研究了其双重开关响应性质。在本文实验范围内,主要的实验结果与结论概括如下:(1)BSeU-M+的界面性能及其双重开关响应以硒粉、苄溴和溴代十一羧酸为主要原料,合成了11-苄硒基十一羧酸(BSeUH),将其与N,N-二甲基单乙醇胺(DMEA)中和,合成了阴离子表面活性剂11-苄硒基十一羧酸铵(BSeUA),其分子结构通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振谱(1H NMR)、电喷雾电离质谱(ESI-MS)予以验证。以50 mmol·L-1的DMEA水溶液作为溶剂,BSeUA的Krafft温度下降至25℃以下;25℃时测得BSeUA的临界胶束浓度(cmc)为5.09×10-3mol·L-1(电导法)、4.95×10-3 mol·L-1(荧光光谱法)。在H2O2氧化后(鼓入CO2 20 min),0.01mol·L-1(浓度大于cmc)BSe UA溶液的表面张力和D80油/H2O界面张力分别从初始值48.11 mN·m-1、8.06 mN·m-1升高至64.30 m N·m-1、31.03 mN·L-1(67.06 mN·m-1、40.10mN·L-1),溶液的起泡和乳化性能消失;加入N2H4·H2O还原后(在60℃下通入N2 2 h),表面张力和D80油/H2O界面张力又分别下降至初始值附近,溶液起泡和乳化性能再次出现。其双重响应机理是,在Redox(H2O2/N2H4·H2O)刺激作用下,BSeUA分子结构中疏水的硒醚基团(-Se-)可逆转变成亲水的硒亚砜基团(-Se=O),传统单头单尾的两亲分子结构可逆转变成两头亲水的类Bola型分子结构,表面活性打开或关闭;CO2/N2刺激作用下,BSeUA分子中羧酸根(-COO-)与羧酸(-COOH)之间可逆互变,表面活性打开或关闭。BSeUA溶液表(界)面张力、起泡和乳化性能的开关响应过程可逆循环至少5次,由此实现BSeUA界面性能的Redox-CO2双重开关响应。(2)BSeU-M+构筑的蠕虫状胶束及其双重开关响应以75 mmol·L-1的胍盐溶液作为溶剂,将11-苄硒基十一羧酸钾(BSeUK)和十六烷基磺基甜菜碱(C16DSB)(摩尔比为1:1)复配构筑了一种高粘弹性流体,经流变学测试和冷冻透射电子显微镜观察,证实该粘弹性流体是由表面活性剂自组装的蠕虫状胶束组成。以100 mmol·L-1 BSeUK-C16DSB-Gu蠕虫状胶束为例,通过交替加入H2O2和Na2SO3,实现BSeUK-C16DSB-Gu蠕虫状胶束“凝胶”与“溶胶”之间的可逆转变,体系在高粘弹性流体(>7900 mPa·s)和低粘度流体(2.8 m Pa·s)间可逆转换。通过浓H2SO4和NaOH调节体系pH在9.47与7.16之间切换,实现BSeUK-C16DSB-Gu蠕虫状胶束“凝胶”与“乳液”之间的可逆转变,体系在高粘弹性流体(>38000 mPa·s)和低粘度流体(20 mPa·s)间可逆转换。H2O2的加入诱导BSeUK分子结构中疏水的硒醚基团(-Se-)可逆转变成亲水的硒亚砜基团(-Se=O),导致聚集体从蠕虫状胶束可逆转变为球形胶束。pH降低诱导BSeUK从表面活性剂可逆转变为脂肪酸BSeUH,导致溶液从蠕虫状胶束可逆转变为乳液。并且,BSeUK-C16DSB-Gu蠕虫状胶束粘弹性开关响应过程可逆循环至少3次,由此实现BSeUK-C16DSB-Gu蠕虫状胶束的Redox-pH双重开关响应。