IL型咪唑Gemini表面活性剂是有离子液体特性的新型两亲分子,具有优良的表面活性和聚集行为。IL型咪唑Gemini表面活性剂以咪唑为亲水头基,因为咪唑头基的极性很强,咪唑环之间可以产生较强的相互作用,IL型咪唑Gemini表面活性剂在溶液中容易聚集形成胶束,并可以在水溶液中自组装形成不同形状的聚集体结构;当IL型Gemini表面活性剂在溶液中形成疏水基朝外,亲水基在内部的反胶束时,因为咪唑基团是体积较大的极性基团,形成的反胶束具有更好的增溶性。IL型咪唑表面活性剂的独特性质和丰富的聚集结构使其在纳米材料的模板剂、生物膜模拟、药物的合成与释放、油田的开发等方面具有广泛的应用。论文研究了三种不同烷基链长的IL型咪唑Gemini表面活性剂[Cn-3-Cnim]Br2(n=8,10,12)的合成方法,并对目标产品的化学结构和纯度进行表征;研究三种表面活性剂的表面活性和胶束化行为,计算胶束形成过程的热力学参数及形成胶束的微极性和聚集数;用1H-NMR和2D NOESY技术研究[C12-3-C12im]Br2的D2O溶液的聚集行为及聚集体的结构;用稀释法绘制[C12-3-C12im]Br2表面活性剂参与形成的IL/O和W/O的微乳相区,并计算微乳液滴的界面参数和微乳液形成过程的热力学参数。本论文的研究内容主要包括以下四个部分:(1)IL型咪唑Gemini表面活性剂[Cn-3-Cnim]Br2(n=8,10,12)的合成以咪唑、NaOH、溴代烷烃为最初的反应原料,先合成表面活性剂的单体部分N-正烷基咪唑,再加入连接基团1,3-二溴丙烷,合成了三种不同烷基链长的IL型咪唑Gemini表面活性剂[Cn-3-Cnim]Br2(n=8,10,12)。采用FT-IR、1H-NMR、元素分析的方法对产物的结构进行表征,用HPLC表征产品纯度,分析结果表明,三种目标产物已成功合成,且纯度较高(>99%)。(2)[Cn-3-Cnim]Br2(n=8,10,12)的界面性质和胶束化行为通过表面张力法测定了不同烷基链长的IL型咪唑Gemini表面活性剂[Cn-3-Cnim]Br2的cmc和界面性质,并与[Cnmim]Br和[Cn-4-Cnim]Br2(n=10,12)进行比较。结果表明咪唑Gemini表面活性剂的表面活性远远大于咪唑单链表面活性剂;[Cn-3-Cnim]Br2的cmc随疏水链长度的增加而下降,Γmax随着疏水链长度的增加而增加。通过电导率仪测定不同温度下[Cn-3-Cnim]Br2(n=8,10,12)水溶液的电导率,得到不同温度下各溶液体系的cmc值和胶束反离子的结合度,进而计算得出各表面活性剂在不同温度下的热力学参数,所有体系的ΔGmο均为负值,说明胶束的形成过程是热力学的自发过程,通过ΔHmο和TΔSmο对ΔGmο的贡献分析得出[C8-3-C8im]Br2胶束形成的过程为焓驱动过程,[C10-3-C10im]Br2和[C12-3-C12im]Br2胶束形成过程为熵驱动过程。荧光光谱和DLS的测定结果表明随着烷基链的增长胶束的微极性下降,胶束的平均聚集数下降,同时[C12-3-C12im]Br2分子的胶束出现了多分布状态,主要以小粒径的胶束分子存在于溶液中,同时还形成了少量的棒状和蠕虫状胶束。(3)NMR研究[C12-3-C12im]Br2/D2O的cmc及胶束的结构通过测定不同浓度下[C12-3-C12im]Br2/D2O体系的1H-NMR谱,得到[C12-3-C12im]Br2的cmc值约为0.57 mM,与表面张力法、电导率法和稳态荧光法所测的cmc一致。通过2D NOESY谱,在浓度较大时,分子间交叉峰的强度和范围均变大,说明聚集体的分子排列更加紧密,并生成更大结构聚集体结构。cryo-TEM的图片证明在表面活性剂的浓度远远大于cmc时形成了棒状和蠕虫状胶束结构的聚集体。(4)[C12-3-C12im]Br2参与形成的IL/O和W/O的微乳液由表面活性剂[C12-3-C12im]Br2参与形成的IL/O和W/O的两种微乳液的单相区的相图可知,由[Bmim][BF4]所参与形成的IL/O的微乳液的单相区明显大于由H2O所参与形成的W/O的微乳液的单相区,IL/O的微乳液的单相区随温度的增加变大,W/O的微乳液的单相区随温度的升高减小。微乳液液滴的界面参数随摩尔比R和温度的变化而变化,两种微乳液体系的形成均为热力学的自发过程。