一种新型无表面活性剂离子液微乳液的结构、性质及其形成机理的探索性研究

Building novel self-assemblied aggregates is one of the aims in the field of colloid and interface chemistry. Ionic liquids have been attracting much attention as a class of new media because of their special physicochemical properties. Therefore，it is of great significance to prepare a new type of aggregates with ionic liquids invloved theoretically and practically. Surfactant-free microemulsions are a classs of ideal media since they can simplify the extraction and separation process. Therefore, it is also of interest to study the surfactant-free microemulsions. It was found that some ionic liquids with lower critical solution temperature (LCST) behavior can form microemulsions in water without surfactants. In this proposal, we will dig the common feature of the LCST-type ionic liquids and focus on studying the molecular interactions in the microemulsions. Their microstructure will be investigated through phase behavior measurement, spectrical analysis and electrochemical characterisation. In addition, the relationship between the microstructure and properties of the microemulsion and temperature,ionic liquids, additives will also be investigated. We will try to reveal this change regulation, and clarify the formation mechanism and thus build up an empirical theory to explain the surfactant-free microemulsion successfully. This project is of very significance as it will broaden the concept of microemulsion, and enrich the self-assembly theory.

构建新型的自组装聚集体是胶体与界面化学界追求的目标之一。离子液体是一类具有诸多优异物化性质的介质。利用离子液体来制备新型的自组装聚集体具有重要的理论意义和实际应用价值。无表面活性剂微乳液能够大大简化产物的萃取、分离过程，因此研究和开发新型无表面活性剂的微乳液具有重要的应用前景。一些具有低临界溶液温度(LCST)行为的离子液体在水中展示了微乳液的结构与性质，本项目将深入探索形成无表面活性剂微乳液的LCST离子液体的共同特征，通过相行为观察、光谱、电化学测定等手段研究聚集体组分分子间相互作用、聚集体的微观结构、性质以及结构性质与温度、离子液体结构、添加组分等因素的关系，揭示这类新型微乳液的变化规律，明确形成机理，逐步建立无表面活性剂微乳液的普适性理论。开展该课题将突破传统的微乳液的概念，丰富和完善分子自组装理论，因此具有重要的意义。

微乳液的理论和应用研究一直是人们关注的热点，由于其热力学稳定性高、粒径小、均匀等特点，被广泛用于生物工程和医药、萃取分离、三次采油、催化等领域，特别是近年来兴起的药物微胶囊化、纳米材料、高分子化合物的制备等方面的应用研究备受关注。在微乳液体系中，表面活性剂只在某一阶段起作用，过程结束后往往分离和回收困难。而无表面活性剂微乳液能够大大简化产物的萃取、分离过程，因此研究和开发新型无表面活性剂微乳液具有重要的应用前景。在本项目中，我们考察了离子液体与水形成的二元无表面活性剂微乳液体系。利用低临界溶液温度（LCST）的温敏性离子液体成功地构建了无表面活性剂微乳液。我们首先合成了50余种高纯度离子液体，通过绘制相图发现了十余种温敏型离子液体。借助动态光散射技术筛选了10种能够形成微乳液的体系，重点研究了以P4444CF3COO为主要对象的无表面活性剂微乳液的相行为，通过光谱、电化学等多种表征证实了无表面活性剂微乳液的存在，进而对微乳液的性质进行了深入的研究，发现该类微乳液具有尺寸可调节的特点以及较好的增溶能力，而且微小液滴的极性随着离子液体含量增加而增强，符合传统微乳液的特性。通过盐析效应，实现了微乳液液滴直径的调节，表明这类离子液体无表面活性剂具有其独特的性质。.我们对该类微乳液的本质进行了探讨，认为这类体系属于在特定的条件下形成各向异性的微观异相行为，这个体系的本质与水/亲水小分子的盐析行为近似，属于该类亲水小分子的一种非平衡状态，或者说是一种特定条件下的微观异相行为。在此基础上，我们考察了这类二元微乳液在共价有机框架材料制备领域的应用研究，利用离子液体与水之间广泛的相互作用，微乳液为材料的制备提供了平衡的水环境，从而成功地制备了一系列高晶态的共价有机框架多孔材料。开展该课题不仅促进了胶体与界面科学、绿色化学领域相互交叉渗透，还拓宽离子液体以及微乳液的在材料制备领域的应用范围。