表面活性剂和大分子之间能够通过自组装形成软物质团簇,相应领域一直是国内外的研究热点之一。金属离子与软物质团簇之间存在相互作用,利用软物质团簇的有序自组装、结构、形状和尺度可调的特征,可将其作为软模板制备尺度、形状可调的金属或金属合金纳米粒子。本文以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和水溶性非离子大分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)形成的软物质团簇为研究对象,通过表面张力法、荧光探针技术、激光光散射、超滤及紫外可见分光光度法研究其与金属离子的相互作用,探索金属离子的存在对SDS和PVP形成软物质团簇结构的影响。表面张力结果表明,金属离子的存在不改变SDS与PVP的超分子作用方式,当SDS浓度达到第一临界浓度c1时,SDS即簇集到PVP分子链上,与PVP发生缔合;金属离子浓度增加有利于SDS簇集到PVP链上,并使表面张力下降幅度加强,同时c1减小而c2增大。二价离子比单价离子具有更强的降低表面张力的能力,其降低表面张力的能力按如下顺序变化:Li+ < Na+ < K+< Ni2+≈Cd2+≈Cu2+。超滤实验表明,镍离子在软团簇上的缔合量随SDS浓度升高而逐渐增多,镍离子以反离子的形式与表面活性剂相缔合,通过这种作用,镍离子在束缚胶束表面的浓度相对较高,一旦缔合在SDS-PVP团簇上的镍离子被还原,周围的PVP分子能立即吸附到粒子表面,减小粒子的进一步长大。稳态荧光探针结果表明,束缚胶束聚集数Nb随SDS浓度增加而增大,且在一定范围内是SDS浓度的单调递增函数;镍离子浓度增加,束缚胶束聚集数减少,而相应表面张力并没有降低或降低程度小,意味着簇集在PVP链上的束缚胶束数目的增多。微环境极性研究结果表明,随着SDS浓度的增加,束缚胶束微环境极性减小,即束缚胶束中的表面活性分子排列趋于紧密;镍离子浓度增加,束缚胶束微环境极性增加。因而,在形成团簇范围内调节SDS的浓度或金属离子浓度,可以初步确定PVP分子链上形成的SDS束缚胶束的多少,从而调节单个束缚胶束之间的距离,达到对团簇模板进行调控的目的。SDS-PVP水溶液中存在PVP分子无规线团、SDS束缚胶束和SDS-PVP团簇。光散射实验结果表明,SDS浓度增加,溶液中形成的SDS-PVP团簇粒子逐渐增多;PVP浓度增加,SDS与PVP的结合位点增多,有利于SDS在更多的PVP链上形成较多SDS束缚胶束,而较大的团簇粒子减少;镍离子浓度增加,有利于形成较小的团簇粒子。在对SDS-PVP团簇与金属离子相互作用研究的基础上,以团簇体系为软模板,采用液相还原法制备金属及合金纳米粒子,并对团簇的模板作用进行探讨。(a)以SDS-PVP团簇为模板,水合肼为还原剂,在水相中还原镍离子制备镍单质。XRD测试表明制备出的镍为晶态,呈面心立方结构,平均粒径为16 nm。在无氮气保护情况下制备出的镍粒子没有被氧化,表明SDS-PVP软团簇对产物具有一定的保护作用。TEM照片表明,反应初期制备出的镍粒子粒径在纳米范围,粒子形状不规则,