● 摘要
双亲纳米颗粒在液-液界面自组装可形成各种纳米组装体，如：纳米薄膜、微囊泡、杂化纳米器件等，以及可形成稳定的Pickering乳液体系，这一传统的胶体界面化学与新兴的纳米科学的完美结合一直是近年来研究的一个热点，在新型材料的制备和环境问题的处理等方面显现出很大的优势。目前，设计制备新型双亲颗粒稳定剂和发展新颖的刺激响应性Pickering乳液体系仍然是这个领域研究的重点。此外，近年来，室温离子液体在萃取、合成和催化等领域作为绿色溶剂而成为传统有机溶剂的替代品，发展了基于离子液体的微萃取、微催化和微反应器等体系，而实现上述微体系简单、方便的高效可控和昂贵离子液体的回收是其走向应用亟待解决的问题。迄今为止，关于刺激响应性离子液体的Pickering乳液研究相对较少，尤其是关于简单易控的磁响应性此类体系报道就更少，而且全部都集中在磁性离子液体的体系中，但是如今常用的一些离子液体都不具有磁性，所以，从实际应用角度来看，已报道的基于磁性离子液体的磁响应性Pickering乳液存在很大的局限性。因此，发展一种磁响应性的固体颗粒稳定剂从而获得基于非磁性的离子液体的磁响应性Pickering乳液体系具有重大实际意义，可通过外磁场简单、方便控制普通离子液体液滴的移动和稳定性，从而实现上述的基于离子液体的微萃取、微催化和微反应器的有效控制。
本论文重点介绍了双亲纳米颗粒在界面自组装及其在两相体系中形成的Pickering乳液和基于离子液体的磁响应性Pickering乳液的研究新进展，在此基础上，设计制备了一种双亲磁响应性纳米颗粒，研究了它们对常见离子液体的乳化能力，同时以所获得的体系实现了水中Cr2O72-的有效去除。与此同时，发展了一种双亲磁性纳米颗粒，可作为离子液体乳液的有效磁性破乳剂，实现了常见离子液体乳液体系的油水分相。具体来讲，主要完成以下两方面的工作：
第一部分工作，以PEO为亲水部分，以胆固醇片段为疏水部分，设计制备了有机-无机双亲Fe3O4纳米颗粒，即：MN-CHOL，并通过TEM，FTIR，Zeta，XPS和TGA研究表明成功制备了该纳米颗粒，同时磁饱和度研究表明经过一系列修饰后MN-CHOL仍然保持高的磁饱和度和超顺磁性。然后，考察了MN-CHOL对一些常见疏水离子液体的乳化能力。研究结果表明MN-CHOL对三种不同离子液体表现出很好的乳化能力，即[BMIM][PF6]、[BMIM][TF2N]和[BMP][TF2N]，形成了稳定的磁响应性Pickering乳液。同时，结合界面张力和接触角测定，三相接触角的计算结果证明[BMIM][PF6]/水体系的稳定性最好，而且属于IL/W型Pickering乳液，这与我们的乳液实验结果相一致。以[BMIM][PF6]/水体系为例，发现水相pH对乳液稳定性和类型并无显著影响，但是随着水相NaCl浓度升高、油水比增加和MN-CHOL浓度降低，乳液的液滴尺寸变大且稳定性下降。更重要的是，发现MN-CHOL稳定的[BMIM][PF6]液滴具有优异稳定性，在外磁场的控制移动中并未出现破乳现象。此外，[BMIM][PF6]/水作为萃取体系，可实现水中Cr2O72-离子的萃取分离，这为含重金属离子的废水处理奠定了坚实的基础。
第二部分工作，以PEO为亲水部分，分别以胆固醇片段、烷基链、PPO片段为疏水部分，设计制备了三种有机-无机杂化双亲Fe3O4纳米颗粒，即MN-CHOL、MN-PALM和MN-PPO。选取[BMIM][PF6]、[HMIM][PF6]和[OMIM][PF6]三种离子液体作为油相，Tween 20作为表面活性剂，获得了三个稳定离子液体乳液。以所得三种双亲MNPs作为破乳剂，考察了它们对上述三个体系的破乳性能，研究发现PEO/PPO片段修饰所得MN-PPO可作为上述离子液体乳液体系的有效磁性破乳剂。此外，以[HMIM][PF6]/水/Tween 20为例研究了MN-PPO的破乳剂添加量、破乳时间、循环使用稳定性等破乳性能，研究发现当破乳剂MN-PPO的添加量为10 mg/mL时，破乳时间为45 min时，破乳剂效率达66%。随着循环次数的增加，破乳剂的破乳效率有所下降，当破乳剂的循环使用次数为6次时，破乳效率降至41%，显然，所得磁性破乳剂的破乳效率并不高，而且稳定性还有待提高，相关工作仍然在进行中。