学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纳米结构三维组装与功能化研究

作　者: 孙俊奇
导　师: 沈家骢；张希
学　校: 吉林大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 多层膜自组装技术聚电解质共价键合吉林大学电场诱导重氮基图案化磺酸基团工作电极
分类号: TB383.1
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
下　载: 589次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近些年来,自组装超薄膜的研究吸引了来之不同领域,不同学科的科学家的共同关注,这是与其在科学研究和实际应用中所处的重要地位分不开的。静电沉积技术是制备有机/无机超薄膜的一种有效方法,迄今为止,人们已经成功地实现了包括各种各样的聚电解质、染料、蛋白质、无机微粒等在内的材料的组装,并在非线性光学、导电膜、选择性气体渗透膜、电致发光器件和传感器等方面找到了各自的应用。通过静电沉积技术,在石英和金电极上成功地制备了含有葡萄糖氧化酶和聚(4-乙烯基吡啶)锇配合物(PVP-Os)的多层膜。循环伏安实验表明以此多层膜修饰的电极成功地实现了葡萄糖氧化酶到电极表面的电子转移。PVP-Os起到了电子转移中介体的作用。此种方法可望用来制备新型的葡萄糖传感器。聚(4-乙烯基吡啶)锇配合物(PVP-Os)是一类电化学性质优异的聚电解质。进一步,又将PVP-Os分别与导电的磺化聚苯胺(PAPSAH)和金微粒交替沉积,发展了一种电极优化的方法。我们发展了一种制备共价键合多层膜的新方法。它充分利用了层状静电组装的简单性这一特点,并结合了重氮基团与磺酸基团在膜内的光化学反应,使膜内的离子键转变成共价键,从而使膜的稳定性大大提高。进一步,又将此技术拓宽至含有磺酸基团的有机染料分子和带有羧酸基团的聚丙烯酸。就制备共价键合的多层膜而言,此技术具有以下特点:它兼具有层状静电组装操作简单的特点,同时也允许单层膜的厚度在纳米尺度范围内进行调控。由于所使用的DAR具有感光性,这种技术可望用来制备稳定的、纳米级的图案化表面。基于电泳技术和静电层状组装技术,发展了一种电场诱导的层状组装技术,它成功地实现了PDDA/CdTe微粒在ITO和金表面的选择性沉积,制备了基于不同尺寸CdTe微粒为发光物质的双色发光器件。它提供了一种在横向控制多层膜沉积的有效方法。考虑到静电组装技术的对物质选择的广泛性和带电荷物质在给定电场下的稳定性,电场诱导的层状组装技术将会适用于一系列的包括聚电解质、有机小分子、无机/有机纳米微粒、生物分子等在内的物质的选择性沉积。

全文目录

提要  2-8
第一章文献综述--层状自组装技术  8-38
  1.1 层状自组装多层膜的重要性  8-10
  1.2 多层膜制备的方法  10-14
    1.2.1 LB 技术  10-11
    1.2.2 基于化学吸附的自组装技术  11-12
    1.2.3 交替沉积技术  12-14
  1.3 静电组装技术  14-31
    1.3.1 基底的处理  14-16
      1.3.1.1 自组装方法  14
      1.3.1.2 聚电解质吸附  14-15
      1.3.1.3 化学反应法  15-16
    1.3.2 静电沉积技术的成膜推动力  16-17
    1.3.3 单层膜吸附的动力学及其厚度控制  17-19
    1.3.4 静电组装多层膜的结构  19-23
    1.3.5 有机小分子的组装  23-24
    1.3.6 无机/有机杂化结构  24-26
    1.3.7 非平面基底上的层状组装  26-29
    1.3.8 生物分子的层状组装  29-31
  1.4 自组装多层膜的展望  31-32
  参考文献  32-38
第二章基于锇配合物的多层膜的组装及功能  38-70
  2.1 葡萄糖氧化酶(GOD)与聚(4-乙烯基吡啶)锇配合物(PVP-Os)的静电组装  39-50
    2.1.1 引言  39-40
    2.1.2 实验部分  40-43
      2.1.2.1 试剂  40
      2.1.2.2 聚(4-乙烯基吡啶)锇配合物(PVP-Os)的合成  40-42
      2.1.2.3 仪器  42
      2.1.2.4 多层膜的制备  42-43
    2.1.3 结果与讨论  43-50
      2.1.3.1 PVP-Os/GOD 多层膜的紫外—可见光谱表征  43-44
      2.1.3.2 PVP-Os/GOD 修饰的金电极的循环伏安表征  44-46
      2.1.3.3 PVP-Os/GOD 修饰的金电极对葡萄糖的催化氧化  46-50
  2.2 聚(4-乙烯基吡啶)锇(PVP-Os)与导电和非导电聚阴离子的组装  50-57
    2.2.1 引言  50
    2.2.2 实验部分  50-51
      2.2.2.1 试剂  50
      2.2.2.2 仪器  50
      2.2.2.3 多层膜的制备  50-51
    2.2.3 结果与讨论  51-57
      2.2.3.1 石英基片上多层膜的组装  51-52
      2.2.3.2 修饰电极的循环伏安表征  52-54
      2.2.3.3 修饰电极对于亚硝酸的还原  54-57
  2.3 聚(4-乙烯基吡啶)锇与金微粒的静电组装  57-66
    2.3.1 引言  57-58
    2.3.2 实验部分  58
      2.3.2.1 金溶胶的制备  58
      2.3.2.2 仪器和测试  58
      2.3.2.3 多层膜的制备  58
    2.3.3 结果与讨论  58-66
      2.3.3.1 Au/PVP-Os 多层膜的组装  59-60
      2.3.3.2 PVP-Os/Au 多层膜的循环伏安表征  60-64
      2.3.3.3 PVP-Os/Au 和 PVP-Os/PSS 修饰电极对于Fe(CN)_6~(3-)的电子传输性能的比较  64-66
  本章小结  66-67
  参考文献  67-70
第三章共价键合多层膜的制备  70-105
  3.1 基于重氮树脂和聚苯乙烯磺酸钠的共价键合多层膜  71-81
    3.1.1 引言  71
    3.1.2 实验部分  71-73
      3.1.2.1 药品  71
      3.1.2.2 仪器设备  71
      3.1.2.3 基底的修饰  71-72
      3.1.2.4 共价键合多层膜的制备过程  72-73
    3.1.3 结果与讨论  73-81
      3.1.3.1 共价键合多层膜的制备  73-75
      3.1.3.2 膜内光反应的动力学  75-76
      3.1.3.3 共价键合多层膜厚度的调控  76-78
      3.1.3.4 光照前后膜的原子力显微镜(AFM)表征  78-79
      3.1.3.5 膜的稳定性的分析  79-81
  3.2 含有磺酸基团的染料小分子与重氮树脂的组装——一种实现染料稳定包埋的有效方法  81-92
    3.2.1 引言  81-82
    3.2.2 实验部分  82
      3.2.2.1 药品  82
      3.2.2.2 仪器设备  82
      3.2.2.3 共价键合的多层膜的制备  82
    3.2.3 结果与讨论  82-92
      3.2.3.1 含小分子染料的共价键合多层膜的制备  82-87
      3.2.3.2 多层膜对Fe(CN)_6~(3-)渗透性的影响  87-90
      3.2.3.3 进一步提高染料分子在膜中的稳定性的方法  90-92
  3.3 基于重氮树脂和聚丙烯酸的共价键合多层膜的制备  92-102
    3.3.1 引言  92
    3.3.2 实验部分  92-93
      3.3.2.1 药品  92
      3.3.2.2 仪器设备  92
      3.3.2.3 共价键合多层膜的制备方法  92-93
    3.3.3 结果与讨论  93-102
      3.3.3.1 共价键合多层膜的制备  93-95
      3.3.3.2 DAR 与PAA 组装的成膜推动力及膜内光化学反应  95-99
      3.3.3.3 DAR/PAA 膜厚度的调节  99-100
      3.3.3.4 DAR/PAA 共价键合多层膜稳定性分析  100-102
  本章小结  102-103
  参考文献  103-105
第四章电场诱导的层状组装技术及其表面图案化  105-125
  4.1 电场诱导的层状组装技术及横向可控多层膜的制备  106-116
    4.1.1 引言  106-107
    4.1.2 实验部分  107
      4.1.2.1 试剂  107
      4.1.2.2 电场诱导的层状多层膜的制备  107
      4.1.2.3 测试仪器  107
    4.1.3 结果与讨论  107-116
      4.1.3.1 PDDA/CdTe 微粒在 ITO 电极上的选择性沉积  107-110
      4.1.3.2 PDDA/CdTe 在电场作用下层状组装的证据  110-111
      4.1.3.3 外加电压对于 PDDA/CdTe 在工作电极上沉积的影响  111-112
      4.1.3.4 基于不同尺寸CdTe 微粒双色电致发光器件的制备  112-113
      4.1.3.5 抑制电场诱导的层状沉积过程中CdTe 微粒被破坏的方法  113-116
  4.2 PDDA/CdTe 微粒在金基底上的电场诱导层状组装及QCM 研究  116-123
    4.2.1 引言  116
    4.2.2 实验部分  116
    4.2.3 结果与讨论  116-123
      4.2.3.1 PDDA/CdTe 电场层状组装的 QCM 研究  116-119
      4.2.3.2 金基底上 PDDA/CdTe 电场诱导的多层膜的AFM 表征  119-121
      4.2.3.3 金基底上 PDDA/CdTe 电场诱导的多层膜的紫外—可见光谱  121-123
  本章小结  123-124
  参考文献  124-125
作者简历  125-129
致谢  129-130
中文摘要  130-133
Abstract  133-136

纳米结构三维组装与功能化研究

内容摘要

全文目录

相似论文