功能性超薄有序分子沉积膜的制备及其结构研究

1991年G.Decher等首次探讨了阴阳离子与聚电解质交替沉积制备有机超薄膜的方法。我们在完善成膜技术和发展成膜基质的基础上,详细研究了其成膜过程与膜的结构,并定义这种新的自组装超薄有序膜为分子沉积膜——MD膜。MD膜是利用阴阳离子的静电吸附反应特性,通过相反离子体系的交替分子沉积制备的层状有序自组装多层超薄膜。需要指出的是,分子沉积既是有机超薄膜的制备技术,本身又是一种自组装超薄有序膜。MD膜制备工艺简单,热稳定性和长期稳定性好,不受基体形状与面积限制。     

仿贝壳自组装纳米复合薄膜的制备及结构表征

利用超分子自组装方法在普通玻璃表面制备了仿贝壳有机 无机复合纳米薄膜.采用X射线衍射仪、傅立叶红外光谱仪、紫外 可见吸收光谱仪、透射电子显微镜对薄膜结构进行了表征.结果表明这种薄膜具有有机 无机有序交替的层状纳米复合结构，聚合前层间距为4.20 nm，聚合后层间距为3.91 nm.无机层由TiO2纳米微粒构成.     

仿贝壳结构的自组装纳米复合薄膜的制备、表征及摩擦学性能研究

利用超分子自组装方法在普通玻璃表面制备了仿贝壳有机-无机复合纳米薄膜 。采用X射线衍射仪、傅立叶红外光谱仪、X射线光电子能谱仪及透射电子显微镜等 对薄膜结构进行了表征。用动-静摩擦系数测定仪初步考察了其摩擦行为。结果表 明,这种薄膜具有机-无机有序交替的层状纳米复合结构,其聚合前的层间距为4. 20 nm, 聚合后的层间距为3.91 nm。聚合后的仿贝壳自组装纳米复合薄膜具有良好 的减摩性能。     

层层组装法制备(LDH/DNA/LDH/LTO)n多层复合膜及其红外辐射性能

采用层层自组装（LBL）的方式将带负电荷的层状氧化钛（LTO）纳米片以及DNA分子和带正电荷的层状双氢氧化物（LDH）纳米片交替组装，制备了一种人工设计的杂化薄膜，并研究了样品在8~14 μm波段的红外发射率。X射线衍射（XRD）结果表明，（LDH/DNA/LDH/LTO）_n杂化膜在垂直于基底的方向呈长程堆积的有序结构，DNA分子链和LTO纳米片均以单层的形式平铺在LDHs层板间。从扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）图像可以看出，薄膜呈现出均匀的、连续的表面形态。通过能量色散X射线光谱（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）分析，确认了薄膜的组分，且每一种组分都均匀地平铺在每一个组装单层中，在垂直于基底的方向有序堆积形成均匀的薄膜。由于多组分之间存在协同作用，而且规整有序的层状薄膜结构的构筑增强了不同组分之间的界面效应、提供了平整光滑的薄膜表面，使该复合薄膜的红外发射率降低至0.419。这些结果清楚地表明，层层自组装方式制备的杂化复合膜能有效降低其红外发射率。     

层层组装法制备(LDH/DNA/LDH/LTO)_n多层复合膜及其红外辐射性能（英文）

采用层层自组装(LBL)的方式将带负电荷的层状氧化钛(LTO)纳米片以及DNA分子和带正电荷的层状双氢氧化物(LDH)纳米片交替组装,制备了一种人工设计的杂化薄膜,并研究了样品在8～14μm波段的红外发射率。X射线衍射(XRD)结果表明,(LDH/DNA/LDH/LTO)n杂化膜在垂直于基底的方向呈长程堆积的有序结构,DNA分子链和LTO纳米片均以单层的形式平铺在LDHs层板间。从扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)图像可以看出,薄膜呈现出均匀的、连续的表面形态。通过能量色散X射线光谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)分析,确认了薄膜的组分,且每一种组分都均匀地平铺在每一个组装单层中,在垂直于基底的方向有序堆积形成均匀的薄膜。由于多组分之间存在协同作用,而且规整有序的层状薄膜结构的构筑增强了不同组分之间的界面效应、提供了平整光滑的薄膜表面,使该复合薄膜的红外发射率降低至0.419。这些结果清楚地表明,层层自组装方式制备的杂化复合膜能有效降低其红外发射率。     

CdS纳米微粒在LB膜层隙聚集形态的AFM观察

用LB技术制备纳米微粒与超薄有机膜的复合膜是近年来值得注意的研究进展＊．利用该方法所制备出的材料既具有纳米粒子所特有的量子尺度效应，又具有LB股的分子层次有序、股厚可控以及易于组装等特点．它可用来制备结构可控的有机无机交替膜．而且，通过改变LB膜成膜材料和制备条件还可改变纳米粒子的光电特性．因此它在微电子学、光电子学、非线性光学及传感器等研究领域有着十分广阔的应用前景问．纳米微粒的聚集形态及LB膜在生成纳米微粒后的结构变化对材料的特性有着很大的影响．但采用一般的电镜技术或光谱分析手段均不能在实空间和…     

自组装超薄膜: 从纳米层状构筑到功能组装

总结了一种新型的超薄膜自组装技术－交替沉积组装技术的发展现状,着重对成膜推动力、生物分子的层状组装、无机／有机杂化结构、有机小分子化合物的层状组装、超薄膜化学修饰电极、层间化学反应及非平衡基底上的层状构筑等几个方面的问题进行了讨论。     

自组装超薄膜及其应用

自组装膜是指以价键或非价键相互作用在一定表面形成的具有某种特定结构、性能的单层或多层超薄膜。在自然界中 ,人们可以看到许多不同的组分通过自组装形成具有层状超分子结构的复杂体系 ,但直到 1 946年 ,人类才在清洁表面制备了单分子层膜[1] 。与分子束外延和化学气相沉积等制备膜的方法相比 ,以自组装方式形成的超薄膜具有有序性高、平整度好、膜的厚度分子水平可控以及不受基底形状限制等优点[2 ] 。近 1 0多年来 ,随着人们对界面化学研究的深入以及对具有特定功能的薄膜材料的需求 ,使自组装超薄膜的研究成为一个热点。本文从分类、…     

有序纳米金颗粒的多层组装

采用LB技术组装了一种三维有序的由十八胺修饰的纳米金颗粒多层结构.这是一种新的组装纳米颗粒三维有序聚集体的方法.为了扩大这种方法的适用范围,在组装过程中,将有机小分子1-苯基-5-巯基四氮唑引进结构,形成了新的纳米金颗粒多层聚集体.这两种多层膜经透射电子显微镜和小角X射线衍射测量证明构成多层膜的单层膜上的纳米金颗粒是有序的,并且颗粒在层与层之间的排列也是有序的.     

SnO2纳米粒子-花生酸LB膜有序组合体的研究

采用胶体化学法制备了稳定的SnO2纳米粒子（nanoparticleNP）水溶胶，用膜天平和原位布儒斯特角显微镜（BAM）考察了经典成膜材料花生酸（AA）在此水溶胶气-液界面的成膜性，并用LB膜技术在不同基底上制得了单层和多层AA-Sno2NP复合LB膜，通过TEM、小角X-ray、IR和UV-VIS光谱，进一步考察了该有序组装体的结构和周期性，以及组装作中Sno2纳米粒子的形貌、粒度分布和表面聚集状态.结果表明，用这种方法能够制得粒度分布均匀、农致密的Sno2纳米粒子复合LB膜，并且多层复合膜具有良好的周期性.     

PET表面锐钛矿-板钛矿相TiO2薄膜的制备及表征

利用改进的溶胶-凝胶法在经表面改性的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)表面制备得到TiO2薄膜. 利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、UV-Vis 透光率曲线、接触角测试仪等测试手段对TiO2样品的性能进行表征.结果表明, PET表面过渡层的引入有效地改善了有机基底与无机薄膜之间的界面相容性, 在其表面形成透明、均一、附着力良好且具有光催化活性的TiO2薄膜.通过控制实验过程, 在低温下成功制备了不同锐钛矿/板钛矿比的TiO2薄膜,同时发现适量板钛矿相的存在能有效提高薄膜的光致亲水性.     

介孔TiO2-ZnO复合薄膜的制备与表征

以三嵌段聚合物P123为模板剂, 以钛酸异丙酯和二水乙酸锌为无机前驱体, 利用溶胶-凝胶法和旋涂法成功地制备了不同ZnO含量的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 在ZnO前驱体摩尔分数为0~50％范围内获得薄膜质量较高的介孔TiO2-ZnO复合薄膜. 用小角XRD、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)及X射线光电子能谱(XPS)对所得的复合薄膜进行了表征和分析. EDS和XPS等研究证明介孔薄膜为TiO2和ZnO的复合体系, 且ZnO前驱体含量的增加仍能保持TiO2-ZnO复合薄膜的均匀性. UV-Vis研究结果表明, 介孔复合薄膜的光学带隙宽度为3.45-3.58 eV, 随着ZnO含量的增加, 复合薄膜的紫外吸收蓝移.     

Sm掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

 采用溶胶-凝胶法、浸渍-提拉法制备了不同形式和不同含量Sm掺杂的锐钛矿晶型TiO2的光催化剂薄膜. 采用X射线衍射、UV-Vis光谱及电化学实验对所制得的TiO2光催化剂薄膜进行了表征,并通过甲基橙溶液的光催化降解实验评价了其光催化活性. 结果表明,与未掺杂的TiO2薄膜相比,Sm掺杂的TiO2薄膜的UV-Vis吸收光波长向长波方向移动,并且光照开路电压也相应提高; 适量Sm掺杂可以明显提高TiO2薄膜的光催化活性,最佳Sm掺杂量为x(Sm3+)=0.5%; 在各种掺杂形式中以表层Sm掺杂的Sm-TiO2(S)薄膜的光催化活性最好. 讨论了Sm掺杂提高TiO2薄膜光催化活性的机理.     

Fe掺杂对纳米TiO2薄膜的结构与光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Fe掺杂的TiO2薄膜,利用X射线光电子能谱、X射线衍射技术、显微共聚焦拉曼光谱、紫外可见光谱和原子力显微镜等对薄膜进行表征,以甲基橙为反应模型对光催化活性进行测试。 结果表明,在300~600 ℃焙烧时,TiO2以锐钛矿结构存在,700 ℃焙烧时出现金红石结构。 随掺铁量和焙烧温度的增加,Fe/TiO2薄膜的表面粗糙度和晶粒尺寸均逐渐增大;随镀膜层数的增加,Fe/TiO2薄膜光谱吸收向可见光方向移动;较低含量的铁掺杂改善了TiO2薄膜的光催化活性,而较高含量的铁掺杂则使TiO2薄膜的光催化活性下降,掺铁量为0.1%时Fe/TiO2薄膜的光催化活性最好。     

复合方式对MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜光电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同复合方式的系列多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs)/TiO2纳米复合薄膜电极. 通过SEM表征了薄膜的表面形貌, 并测定了MWCNTs引入前后对TiO2晶型结构和光吸收性能的影响以及不同复合方式的纳米复合薄膜的光电化学特性. 结果表明, MWCNTs/TiO2纳米复合薄膜表面形成无序多孔的形貌, 其光谱吸收边可拓展到可见光区; MWCNTs底层分布的纳米复合薄膜比纯TiO2表现出更好的光电活性, 而MWCNTs在表层分布及均匀分布的纳米复合薄膜的光电活性相对较差. 依据载流子分离原理探讨了不同复合方式对纳米复合薄膜光电性能的影响, 底层分布MWCNTs的纳米复合薄膜由于MWCNTs有效地收集传递电子并阻止载流子的复合从而提高了光电化学活性.     

N,N′-二-(2-吡啶基)苝四羧酸二酰亚胺的合成及性能研究

合成了N,N′ 二 (2 吡啶基)四羧酸二酰亚胺,并纯化、调晶.对产物进行了元素分析和IR光谱研究(环状二酰亚胺的CO以双峰1708.8cm-1、1664 5cm-1).α晶型产物溶液的紫外可见光谱(最大吸收波长为526.00nm)和荧光光谱(最大发射波长为538.0nm)存在很好的镜像对称关系.薄膜紫外可见光谱图在450—570nm范围内,α晶型比β晶型有较强的吸收峰.X粉末衍射也反映出α晶型在2θ为25.5°、26.3°上的衍射峰强度分别为1954、2603.α、β晶型分别作为电荷产生材料制得的功能分离型有机光导体,在光源波长λ=532nm曝光下,测得含α的感光体达到饱和电位的时间45s、半衰曝光量5.7μJ/cm2、残余电位22V等数据.测得含β的感光体达到饱和电位的时间49s、半衰曝光量9.9μJ/cm2、残余电位22V等性能数值.     

硅球多层模板溶胶浸渍法制备有序多孔TiO2薄膜

采用垂直沉积法组装了平均球径为188 nm的三维有序二氧化硅微球阵列。以该阵列为模板，通过在TiO₂前驱体溶胶中多次浸渍热处理循环，随后采用超声辅助的NaOH溶液腐蚀去除硅球模板，制备了>20层厚的反转结构的二氧化钛多孔膜。该二氧化钛薄膜在550 ℃下热处理20 h其多孔结构保持不变，表明采用此方法制备的二氧化钛多孔膜具有较好的热稳定性。X射线衍射图表明550 ℃下热处理得到的是具有锐钛矿结构的二氧化钛多孔膜。透光光谱显示了光子带隙出现在～400 nm。通过SEM观察，二氧化钛多孔膜     

(Ni-Mo)/TiO2纳米薄膜光催化降解刚果红的性能与机理

用恒电流复合电沉积方法制备(Ni-Mo)/TiO2薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-VisDRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构和光谱特性进行了表征,以刚果红为模拟污染物对薄膜的光催化性能进行了测定,并讨论了刚果红溶液的pH值对薄膜光催化活性的影响.采用循环伏安技术和向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索.结果表明:(Ni-Mo)/TiO2薄膜是由粒径为50-100nmTiO2纳米粒子相和纳米晶Ni-Mo固溶体相构成的复合薄膜.薄膜具有较高的光催化活性,卤钨灯照射80min后,复合薄膜光催化刚果红的降解率是多孔TiO2(DegussaP25)/ITO(氧化铟锡)纳米薄膜的2.43倍.(Ni-Mo)/TiO2薄膜光催化活性的提高主要归因于薄膜层中有效形成的(Ni-Mo)/TiO2异质结和良好的电子通道,以及Ni-Mo纳米晶合金对溶解氧和激发电子还原反应的催化作用.分别给出了在紫外和可见光下薄膜光催化降解刚果红的反应机理.