双子(Gemini)表面活性剂是一类新型的表面活性剂。与对应的传统表面活性剂相比，双子表面活性剂相当于两个传统的表面活性剂分子通过连接基在亲水头基附近连接而成，一般表示为m-s-m，其中m和s分别为疏水烷基链及连接基上的碳原子个数。由于连接基的连接作用使得双子表面活性剂具有许多优异的性能，比如高的表面活性、低的临界胶束浓度(cmc)、特殊的流变学性质等性能，因此在洗涤、杀菌、乳化、分散、防腐以及化妆品、印染、三次采油、基因治疗、有序介孔材料的合成等领域具有较大的应用潜力。目前，双子表面活性剂的研究是胶体和界面科学的热门研究领域之一。　　 本文首先设计出了不对称阳离子双子表面活性剂12-2-m·2Br的分子结构：一侧碳链长度为12，连接长度为2，改变另一侧碳链的长度m，即从4、8、12到16。为了对比，还设计合成出了对称的阳离子双子m-2-m·2Br、传统阴离子Cl2(-)、阴离子双子Cl2(-)-2-Cl2(-)和两性离子双子表面活性剂Cl2(+)-2-Cl2(-)，并通过1H NMR和元素分析验证了所合成的化合物为目标产物。通过对反应条件的优化得到了高收率的对称的阳离子双子表面活性剂8-2-8、12-2-12和16-2-16。　　 通过表面张力法对所合成的表面活性剂在水溶液中的表面活性研究发现：对于系列不对称的阳离子双子表面活性剂12-2-m-2Br-来说，随着一侧疏水碳链长度的增加，其更易形成胶束，更有效的降低水的表面张力，因而表面活性逐渐增强，即12-2-4＜12-2-8＜12-2-12＜12-2-16；对于碳链长度相同离子头基不同的表面活性剂12-2-12、Cl2(-)-2-Cl2(-)和Cl2(+)-2-Cl2(-)来说，两性离子表面活性剂Cl2(+)-2-Cl2(-)具有更高的表面活性。　　 对双子表面活性剂在气—液界面上的吸附性能研究发现：与传统表面活性剂相比，双子表面活性剂在气液—界面排列更紧密，具有更强的吸附能力；不对称阳离子双子表面活性剂在气—液界面的吸附能力随着一侧碳链长度的增加双子表面活性剂的吸附能力增强。　　 用电导率法研究表面活性剂在水溶液中的胶束性能发现：与对应的传统表面活性剂相比，双子表面活性剂的胶束电离度变小；随着一侧碳链长度的增加，从12-2-4、12-2-8到12-2-12和12-2-16，胶束电离度逐渐降低。　　 利用溶液损耗的方法获得不对称阳离子双子表面活性剂在硅表面上的吸附等温线和吸附规律。还发现在一侧烃基链长度固定在12时双子表面活性剂在硅表面上的最大吸附量随着另一侧烃基链长度从8、12到16而减少。　　 增粘性能是双子表面活性剂不同于传统表面活性剂的重要性能。本文研究了系列不对称双子表面活性剂的增粘性能与胶束形态的关系。结果表明，与对应的传统表面活性剂相比，双子表面活性剂都具有一定的增粘性能；随着一侧烷基链长度的增加双子表面活性剂在溶液中形成层状、线状和缠绕的网状胶束，因而增粘能力增强。　　 采用绝迹稀释法初步研究了阳离子双子表面活性剂对油田污水中硫酸盐还原菌(SRB)的杀菌性能。结果表明阳离子表面活性剂都有一定的杀菌性能；当表面活性剂的碳链长度为12时具有最好的杀菌效果，即12-2-12杀菌效果最好，并且比现用的杀菌剂1227具有更好的杀菌能力。