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阴阳离子表面活性剂复配体系能够形成各种有序分子聚集体,在溶液相聚集结构研究方面,研究范围已经拓展到了具有特殊结构单元的两亲性分子,这些特殊的结构单元有助于理解疏水、静电和阳离子-π作用对复配体系聚集行为的影响,为新型表面活性剂的合成和研究提供理论依据和预测指导作用。因此,在本论文中选择了两类具有特殊结构单元的表面活性剂组成复配体系,不同碳链长度的咪唑类离子液体/十二烷基硫酸钠(SDS)和带有苯环结构的阴阳离子表面活性剂构筑不同类型的复配体系。利用冷冻透射电镜(cryo-TEM)、动态光散射(DLS)等温滴定量热法(ITC)、一维核磁共振氢谱(~1H NMR)和紫外-可见光分光光度计(UV-vis)系统研究了这些体系的聚集结构转变以及聚集结构转变过程中的热力学性质,且对体系中的疏水作用、静电作用、阳离子-π堆积等作用进行考察,并通过改变碳链长度、摩尔比以及添加Na Cl来改变这些作用的相对强弱,以探究不同的驱动作用对聚集行为和体系能量的影响。研究结果表明,1-己基-3-甲基氯化咪唑([HMIM]Cl)/SDS体系的聚集结构随着[HMIM]Cl的摩尔比的增加依次经历了从球形胶束到蠕虫状胶束,再到棒状囊泡和球形囊泡结构的转变,并且转变过程均伴随着体系能量的释放过程,但能量释放强度先增加后减小。随着[HMIM]Cl的比例的增加,头基区域的静电屏蔽作用持续增强,但其疏水链的疏水活性较弱,以至于当摩尔比增大到一定程度后该离子以游离态的形式存在于水溶液中。主要来自于SDS疏水链的非极性先增强后减弱的趋势导致体系的能量释放强度先增大后减小。在1-辛基-3-甲基氯化咪唑([OMIM]Cl)/SDS体系中,随着[OMIM]Cl摩尔比的增加依次观察到了球形胶束、低缠绕度的蠕虫状胶束、高缠绕度的蠕虫状胶束和球形囊泡结构等聚集结构。转变成高缠绕度的蠕虫状胶束过程中复配体系吸收大量的能量,因为该体系中存在的两种不同长度的疏水链之间产生的不对称的疏水作用导致疏水链之间出现相反方向的移动,因此需要消耗大量的能量克服二者之间的疏水链产生的引力。[DMIM]Cl/SDS体系的聚集结构转变过程与[OMIM]Cl/SDS体系类似,但[DMIM]Cl/SDS体系更倾向于形成囊泡结构,聚集结构转变过程引起的能量释放强度不如[OMIM]Cl/SDS体系的转变过程剧烈。在三种不同碳链长度的咪唑类ILs/SDS组成的体系中,当SDS滴定到咪唑类ILs溶液过程中的焓变曲线均为S型,且聚集结构均为囊泡结构,从焓变曲线分析出随着咪唑类离子液体的碳链长度的增加使得组成囊泡结构的咪唑类离子液体与SDS分子个数之比逐渐增加。选取SDS/十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)/DTAC复配体系进行对比研究。在SDBS/DTAC体系中,随着DTAC摩尔比的增加,出现了由球形胶束到球形囊泡结构的转变过程,且此转变过程是剧烈的能量释放过程。~1H NMR的结果表明苯环结构与季铵盐阳离子之间存在的阳离子-π作用,这种作用是复配体系聚集结构转变过程中释放的能量的来源,且该作用对DTAC分子的运动具有更明显的限制作用。选取SDS/DTAC和十二烷基苄基二甲基氯化铵(DDBAC)/SDS体系进行对比研究阳离子表面活性剂中含有的苯环结构对复配体系的影响。在DDBAC/SDS体系中,随着DDBAC摩尔比的增加,复配体系出现了从球形胶束到蠕虫状胶束再到球形囊泡结构的转变。结果表明DDBAC的苯环结构与自身的季铵盐阳离子存在阳离子-π作用,SDS的头基与DDBAC的头基之间存在静电作用,这种作用力之间的能量最优化使得使得复配体系在聚集结构转变过程和能量释放过程。