以混合比例为控制参数的二元共聚物混合体系自组装

基于嵌段共聚物共混自组装方法, 将聚苯乙烯-b-聚环氧乙烷(PS-PEO)与聚苯乙烯-b-聚-2-乙烯基吡啶(PS-P2VP)在乙醇-氯仿混合溶剂中进行混合, 并诱导其自组装, 在改变PS-P2VP中各链段长度、分子量以及链段比例的情况下, 得到了一系列形貌和尺寸不同的自组装纳米结构, 并采用原子力显微镜研究了PS-PEO与PS-P2VP的混合比例对自组装纳米结构的影响. 结果表明, PS-P2VP的加入改善了PS-PEO在乙醇-氯仿混合溶剂中的溶解性, 其本质是通过PS-PEO与PS-P2VP的共同自组装, 形成了可在溶液中稳定分散的纳米自组装结构, 改变PS-P2VP的分子量和嵌段比例, 进而对纳米自组装胶束尺寸和结构进行调控.     

SnO2气敏薄膜的制作与性能研究

采用射频溅射法制备了SnO2气敏薄膜，并在薄膜中掺杂Sb2O3和Pt用于气敏薄膜的增敏．使用XRD对制备的薄膜进行了结构分析，测量了薄膜的吸收光谱和电阻，并研究了薄膜工艺条件的改变对薄膜结构和性能的影响．结果表明，不同退火温度下处理的氧化锡薄膜均为金红石结构，退火温度对薄膜的晶粒尺寸和电阻有较大影响：退火温度愈高，薄膜中形成的晶粒越完整，晶化程度愈高；电阻率随着退火温度的升高而降低，考虑到气敏薄膜的敏感性能，本文选取1100℃为最佳退火温度．由于掺杂的影响，在氧化锡的禁带中产生了杂质能级，使薄膜对2722nm附近的红外光波产生了强烈吸收．     

刚柔三嵌段共聚物自组装行为的模拟研究

采用耗散粒子动力学模拟方法研究了刚柔三嵌段共聚物(coil-rod-coil,CRC)在溶剂环境下的自组装.通过观察C₄R₈C₄共聚物囊泡结构形成的动力学过程,发现体系先自组装成球形或柱状胶束,然后逐渐融合为盘状结构,再进一步弯曲形变,形成闭合的双层膜囊泡结构.当共聚物浓度为6%~25%时,C₄R₈C₄自组装成不同尺寸的囊泡相,其均方半径2>随共聚物浓度的增加而增大,而双层膜厚度T基本保持不变.最后,改变溶剂性质,从亲棒到中性再到亲链,体系自组装结构从囊泡相转变为球形胶束相.尤其在等效的中性溶剂环境下,体系呈现层状结构,其中棒与棒嵌段呈高度有序的液晶相排列.     

两嵌段共聚物在不同形状受限下的自组装行为

嵌段共聚物体系在受限情况下的自组装过程与受限结构的几何形状、界面性质密切相关,会表现出与本体不同的相行为特征,人们可以利用这些受限特征制备结构新颖的纳米材料.本文采用自洽场理论方法研究了两嵌段共聚物在不同形状受限情况下的自组装现象,发现受限形状不同,相行为也各不相同,在本体状态中人们难以观察到的相近体系间的相行为差异,在受限状态下也可以清晰的展现出来.由于受限的原因体系出现了层状相弯曲、柱状相和层状相兼并存在等结构,计算结果与现有实验结果吻合,并预测了部分自组装结构.     

基于紫外-可见及表面增强拉曼光谱的四苯基类卟啉自组装膜的分子取向研究

通过羧基与基底表面的相互作用, 将5,10,15,20-四-(羧酸苯基)卟啉(TCPP)超薄膜成功地组装在金属基底和非金属基底表面, 并采用紫外光谱和表面拉曼增强散射光谱系统地研究了自组装膜中卟啉分子的聚集形态、结构、自组装过程的驱动力及取向. 结果显示, 超薄膜组装在金属基底上时, 出现部分卟啉发生金属化; 而组装在非金属基底上时, 由于三甲氧基硅烷(APTMS)的无序排列, 自组装膜中的卟啉环没有特定取向.     

线性三嵌段共聚物格点薄膜受限下的自组装

采用实空间自洽场理论研究了线性三嵌段共聚物在格点薄膜受限下的自组装.根据受限空间内共聚物的自组装情况,描绘了不同嵌段比下共聚物的三角相图,分析各相结构的形成机理,并详细观察三色层状与核壳柱状之间的相变过程.在受限的基础上,通过在薄膜表面施加格点型吸附势,获得了一系列聚合物微结构,发现层状结构是最稳定的相结构;当吸附强度增大时,各嵌段的自组装结构发生变化,三色层逐渐打破稳定的平行状态,转变为编织层状.当嵌段比处于某特殊范围时,聚合物还形成了新颖的球-柱结构.研究结果可为制备稳定的新型材料提供理论方案.     

丙酮蒸汽诱导双酚-A聚碳酸酯薄膜的结晶行为

通过旋涂法在Si片上制备双酚-A聚碳酸酯(bisphenol-A polycarbonate,BAPC)薄膜,置入40℃、40kPa的丙酮蒸汽中,进行不同时间的处理.利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了丙酮蒸汽诱导BAPC薄膜结晶行为.XRD图谱显示,经丙酮蒸汽处理40min的BAPC薄膜样品位于27.3°处出现了明显的结晶衍射峰,衍射峰在3h之后消失并在57h后再次出现.结晶薄膜样品中的晶粒尺寸随着丙酮蒸汽处理时间的增长而增大.AFM形貌图显示开始是球晶形貌,随丙酮蒸汽处理时间的增长球晶形貌消失而纤维晶形貌出现.研究结果表明:BAPC薄膜在丙酮蒸汽诱导下,结晶速率得到显著的提高并有重结晶现象;薄膜发生重结晶时形貌也有明显的变化.     

不同聚集态下β-乳球蛋白与油酸自组装分子过程构象变化

采用pH 2、4、6和8环境诱导获得不同聚集态的β-乳球蛋白,并促使其与油酸发生自组装分子过程,采用荧光光谱仪和圆二色谱仪等技术研究不同聚集态β-乳球蛋白在与油酸发生自组装前后的表面疏水性及二三级结构的变化。结果表明,pH 2、4和6环境下诱导的不同聚集态β-乳球蛋白与油酸形成自组装分子后其表面疏水性有所增加,而pH 8环境下获得的解离态β-乳球蛋白油酸自组装分子的表面疏水性发生降低现象;圆二色谱图发现不同pH环境下获得的不同聚集态β-乳球蛋白油酸自组装分子前后其二级结构及组成比例发生不同程度的变化;同步荧光光谱和內源荧光光谱说明pH 2、6和8环境下获得的不同聚集态β-乳球蛋白油酸自组装分子的发色基团周围的三级结构有所变化,而pH 4环境下获得的自组装分子的发色基团周围的三级结构并未改变。     

有序多孔普鲁士蓝膜的制备、表征及其应用

采用垂直沉降法将单分散的聚苯乙烯纳米球自组装,得到排列有序的聚苯乙烯胶体模板,在此模板的空隙中填充PDDA-Fe2 混合溶液,再将模板浸入铁氰化钾溶液中,即在缝隙中生成大量普鲁士蓝纳米粒子,最后用四氢呋喃去除聚苯乙烯纳米球得到有序多孔普鲁士蓝模板.采用扫描电镜、紫外-可见光谱仪和电化学技术对所制得的有序多孔普鲁士蓝模板的形貌、化学组成进行了表征,同时对其在生物传感器中的应用进行了研究.     

层状二嵌段共聚物与纳米棒共混体系的自组装

采用耗散粒子动力学(DPD)方法研究了层状二嵌段共聚物与纳米棒共混体系的自组装行为.系统地考虑了棒的粒子数比、长度及棒与高分子间的相互作用等因素对混合体系自组装的影响.一系列的构型及相转变都是在共聚物的相分离与纳米棒的聚集相行为共同作用下的结果.当把纳米棒掺入到高分子体系时,从熵和焓的角度可以更本质地理解共混体系的自组装,尤其是棒的相行为.从焓方面,纳米棒与各高分子链段间相互作用决定了棒的分布;从熵方面,棒的各向异性、相区域的空间约束及高分子链的构象熵共同决定了棒的取向.     

锌修饰三氧化钨薄膜光电极的制备及其光电化学性能

采用简单的阴极电沉积-浸渍法,在空气中经450 ℃热处理3 h后,制备得到Zn(Ⅱ)修饰三氧化钨(WO₃)薄膜光电极.根据X-射线粉末衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、场发射扫描电镜(FE-SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和荧光发射光谱(PL)等表征技术,分析了Zn(Ⅱ)的含量对WO₃薄膜光电极的结构、形貌和光学性能的影响.通过在0.2 M的Na₂SO₄溶液、外加电压为0.8 V条件下的光电流测试表明,当Zn(Ⅱ)的相对原子比为9.99%时其光电性能最好,光电流值是纯WO₃电极的3.5倍;外加电压为0.8 V下的光电催化降解孔雀绿(MG)测试实验结果表明,其光电催化活性是纯WO₃的2倍.Raman光谱表明一部分Zn(Ⅱ)以ZnO的形式附着在WO₃的表面.附着在WO₃表面上的ZnO对WO₃所产生的光生电子 空穴对起到了有效分离的作用,使WO₃的光电化学性能和光电催化活性得以提高.     

C掺杂型NiCr合金薄膜的电性能和微观结构

利用闭合磁场非平衡磁控溅射工艺制备出C掺杂型NiCr合金薄膜电阻材料,获得了电性能优于NiCr合金薄膜的NiCrC薄膜电阻材料.实验结果表明:NiCr薄膜中掺杂C元素后,薄膜的择优取向由Ni(011)变为Ni(111);薄膜的缺陷和应力得以减小;薄膜中C元素具有类石墨性质.     

纳米多孔TiO_2薄膜的制备与表征

以TiCl4为前躯体,两亲性三嵌段共聚物F38为模板剂,Si(100)为衬底,采用溶胶-凝胶法和旋涂涂膜工艺,制备了孔径可调的纳米多孔TiO2薄膜.研究了聚合物模板浓度与TiO2薄膜的纳米孔形态的关系.随着模板剂含量的增加,薄膜中介孔密度随之增加,约大于15%便发生介孔连通,连通后介孔成蠕虫状.同时,研究了不同的退火温度及退火方式对纳米TiO2薄膜晶相的影响.单次退火4h(600～800℃)为锐钛矿相、热稳定性好,而等时退火容易生成锐钛矿相/金红石相的混晶.     

纯氮气反应溅射c-轴择优取向AIN薄膜的制备及性质研究

在纯氮气气氛、衬底温度为20℃至370℃的条件下,分别在硅（100）和石英衬底上沉积氮化铝薄膜．原子力显微镜图片表明：在不同衬底温度制备的薄膜表面平滑,均方根粗糙度为2．2—13．2nm．X射线衍射图谱表明：可以在衬底温度为180°条件下沉积出具有c-轴择优取向的纤锌矿氮化铝薄膜,衬底温度的增加有利于薄膜结晶性的改善．由紫外-可见光透射谱计算得到薄膜折射率为1．80～1．85,膜厚约为1μm、光学能隙为6．1eV．     

低相对分子质量聚异丁烯端基结构的影响因素研究

通过对低相对分子质量聚异丁烯产物端基结构的测定,研究了BF3/MTBE、BF3/甲醇、BF3/乙醇和BF3/丙醇引发体系对聚异丁烯端基结构的影响,同时考察溶剂种类及聚合反应时间对聚异丁烯端基结构的影响.实验结果表明,对于BF3引发剂体系,络合引发剂的阳离子部分对聚异丁烯的端基结构影响不大,反阴离子部分烷基取代基的不同会影响产物的各种端基摩尔分数;相比非极性正己烷溶剂,极性二氯甲烷溶剂更有利于减少异构化的程度;同时,异构化的程度随着反应的进行会逐渐增加.     

氨基硅油基于乳液和有机溶剂组装成膜的区别

通过X光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）、接触角测量仪、衰减全反射红外（ATR-IR）等研究氨基硅油（amino silicone oil,ASO）以乳液形态组装成膜与基于异丙醇溶剂中组装成膜的区别.实验结果发现：以乳液形态组装的ASO膜较基于异丙醇溶剂中组装的ASO膜的膜形貌粗糙、亲水性强.用甲醇溶液洗涤以乳液形态组装的ASO膜后,其膜形貌、亲水性与基于异丙醇溶剂中组装的ASO膜相似,说明ASO基于乳液组装成膜时,乳化剂参与成膜.     

三（3,5-二叔丁基水杨醛缩苯乙胺）镧引发ε-己内酯开环聚合研究

首次采用三（3,5-二叔丁基水杨醛缩苯乙胺）镧[La（OPEBS）3]作为单组份引发剂用于引发ε-己内酯（ε-CL）的开环聚合.系统研究了溶剂、反应温度、单体/引发剂比例、单体浓度和反应时间对聚合反应的影响.研究结果表明La（OPEBS）3具有很高的催化活性,可以在反应温度为40℃,[-εCL]/[La]摩尔比为1 000,反应时间为40 min的聚合条件下得到分子量约为5.84×104,产率为99.9%的聚己内酯（PCL）.1H NMR结果显示己内酯单体是通过酰-氧键的断裂插入增长链.     

PMNT粉体的溶胶-凝胶法制备研究

以硝酸铅、六水合硝酸镁、草酸铌、钛酸丁酯为前驱体原料,去离子水、乙二醇为溶剂,柠檬酸为螯合剂,铅、镁、铌、钛离子比为1：（1-x）/3：2（1-x）/3：x,其化学式为（1-x）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-xPbTiO3,采用溶胶-凝胶法经1150℃焙烧制备得到了单一相钙钛矿结构的PMNT粉末.     

线性梯度高分子与纳米颗粒共混体系相分离的模拟研究

采用蒙特卡罗(Monte Carlo)结合退火技术研究了线性梯度高分子与纳米颗粒共混体系的相分离行为.模拟研究发现其相分离不但与梯度高分子的分布函数f(t)有关,还与链长、相互作用能和纳米颗粒浓度相关.随着参量的改变发现了无序相与层状相(L)或穿孔层状相(P)以及无序相与球状相(S)相变,此外,当在特定的单体A浓度时同时还出现了共混相,同时纳米颗粒随机分布在单体A区域内.