浸泡法和旋涂法对偶氮聚电解质静电吸附自组装膜结构及性能的影响

利用浸泡和旋涂静电吸附自组装技术制备了含有偶氮生色团的聚电解质薄膜,比较了两种方法在自组装膜生长机理、膜结构以及膜光学性能方面的差异.利用紫外光谱和椭偏仪检测自组装膜的生长情况,利用原子力显微镜对膜表面结构进行了表征,并用偏振激光在膜表面进行了写光栅实验.结果表明,采用浸泡法和旋涂法都可以制备出表面光滑均匀的含偶氮生色团的聚电解质自组装膜.但是浸泡法自组装膜的生长速度要比旋涂法快.在自组装膜厚度较小的情况下,旋涂法得到的自组装膜可以写出明显的光栅而浸泡法不可以.随着自组装膜厚度的增加,两种方法得到的自组装膜都可以写出明显的光栅.这些结果说明浸泡法自组装膜内部聚电解质分子的层间穿插比较严重,而旋涂法自组装膜内分子穿插要弱得多.     

偶氮聚电解质的H-聚集和光响应行为

用偶氮聚电解质上的偶氮苯基团作为“探针” ,研究了侧链偶氮聚电解质聚 {丙烯酸 2 [4 (4′ 乙氧基苯基偶氮 )苯氧基 ]乙酯 co 丙烯酸 }(PEAPE)在水中的H 聚集及其对光响应性的影响 .研究发现 ,与在DMF溶液的紫外吸收光谱相比 ,偶氮聚电解质在水中的紫外吸收λmax 发生明显蓝移 ,表明在水溶液中偶氮生色团形成了H 聚集体 .溶解在DMF H2 O混合溶剂中的上述偶氮聚电解质也存在部分H 聚集 ,H 聚集程度与水和DMF的比例有关 .H 聚集体的形成使光异构化速率明显减慢 ,异构化效率显著降低 .同时 ,其光异构化动力学不符合一级指数衰减规律 ,说明该过程同时包含‘孤立的’偶氮生色团的光异构化反应和H 聚集体的光致解聚集     

端基对侧链型偶氮聚电解质自组装膜内生色团取向的影响

用偏振紫外光谱研究了 4种带有不同端基的侧链型偶氮聚电解质静电逐层自组装膜中偶氮生色团的初始取向 .讨论了不同的端基对偶氮生色团在自组装膜中初始取向的影响 .进一步探讨了偶氮聚电解质自组装膜的结构特点 .研究表明 ,侧链型偶氮聚电解质自组装膜中偶氮生色团普遍存在一定程度的沿面取向 .偶氮生色团所带端基的类型对其在自组装膜中的取向程度有较大的影响 ,这主要取决于偶氮生色团与聚阳离子基底的电荷相互作用和极性相互作用等 .对偶氮生色团在水溶液中能形成H 聚集体的自组装膜来说 ,H 聚集体对生色团取向也有一定的影响 .结果表明 ,在制备需控制生色团取向性的自组装膜时 ,要考虑生色团上的不同端基对取向的影响     

两种侧链偶氮聚电解质自组装膜中生色团取向研究

用偏振紫外光谱研究了两种侧链偶氮聚电解质静电逐层自组装膜中偶氮生色团的初始取向 .讨论了不同的组装条件对自组装膜中偶氮生色团取向的影响 .进一步探讨了偶氮聚电解质自组装膜的结构特点 .研究表明 ,侧链偶氮聚电解质自组装膜中的偶氮生色团存在一定程度的面内取向 ,自组装的各种影响条件和聚合物结构等 (pH值、侧链柔性间隔基团长度、以及偶氮生色团官能度等 )与自组装膜中偶氮生色团的面内取向程度存在一定的相关性 .通过研究偶氮生色团的取向和影响因素 ,可以深入认识侧链偶氮聚电解质的自组装行为     

自组装超薄膜修饰Ta2O5介质膜及其特性研究

采用静电自组装方法在五氧化二钽(Ta2O5)介质氧化膜上制备了聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)/聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚二烯丙基二甲基氯化铵/聚-3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸钠(PEDOT-PSS)超薄膜.研究了两种自组装超薄膜在Ta2O5介质氧化薄膜上的组装特性.结果表明两种自组装膜能够稳定地组装于Ta2O5介质膜表面,并有效降低薄膜的表面粗糙度.进一步研究了两种自组装超薄膜修饰的Ta2O5电容结构的电性能.结果表明静电自组装膜对Ta2O5介质膜表面进行修饰后,有效地隔离了介质氧化膜中的缺陷,降低了电容的漏电流并提高耐电压能力;研究还发现不同厚度的超薄膜对Ta2O5电容结构的耐压特性有不同程度的影响,较厚的薄膜可以更好地提高电容的耐压能力并降低漏电流,但会增加电容的等效串联电阻(ESR).另外,在相同薄膜层数的情况下,聚合物电解质PEDOT-PSS良好的导电性能降低了复合超薄膜的电阻,使得PDDA/PEDOT-PSS修饰的电容结构ESR值较低.     

预混合自组装辣根过氧化物酶生物活性膜及其催化活性研究

以阳离子化的辣根过氧化物酶 (HRP)和阴离子聚苯乙烯磺酸钠 (PSS)的预混合溶液 ,与阳离子聚电解质聚二甲基二烯丙基氯化铵 (PDDA)通过逐层组装 ,在阴离子化聚对苯二酸乙二酯 (PET)表面构建了多层生物活性膜 .用紫外 可见光谱仪 (UV Vis)和原子力显微镜 (AFM)研究了交替自组装膜的结构和表面形膜 ,并测定了自组装膜的生物催化活性 .结果表明 ,预混合溶液中的PSS与HRP一起沉积在PDDA膜层上组装成 (PSS+HRP)膜层 ,且每层中PSS和HRP的比例一致 ;(PSS +HRP)膜层呈条状分布 ,膜表面较为平整 ;多层膜中的HRP催化H2 O2 与 4 氨基安替比林的显色反应的表观米氏常数为 9 7× 10 - 5mol·L- 1 (相对于H2 O2 底物 ) ,较溶液中 (1 5 2× 10 - 4mol·L- 1 )的小 .     

辣根过氧化物酶活性膜结构及生物电催化性能

通过分子沉积法研究了在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）表面及金电极表面组装辣根过氧化物酶（HRP）/聚对苯乙烯磺酸钠（PSS）多层生物活性膜，用原子力显微镜(AFM)研究了组装膜的表面形貌，并研究了组装膜的形貌、粗糙度和活性关系.应用循环伏安法（CV）研究了组装HRP膜后电极对H2O2的电化学催化还原作用.实验发现，采用亚甲基蓝（MB）溶液为介质，在H2O2浓度为0.2～5.0 mmol•L－1时，其响应电流对H2O2浓度变化基本呈线性.     

在非水介质中制备聚电解质静电吸附自组装膜

静电吸附自组装是近年来得到广泛研究和应用的一种制备超薄膜的方法,具有操作简单,膜厚可控等很多优点,已经被广泛应用于制备各种功能薄膜材料[1~4].通常情况下,聚电解质的静电吸附自组装都是在水中进行的.一方面,聚电解质在水中可以很容易的实现电离;另一方面,以水做介质可以避免有机溶剂的污染,尤其对模仿各种生物环境非常有利.所以自1991年Decher首先报道该方法以来,绝大多数的聚电解质静电吸附自组装是以水为介质.但是,以水做介质也常常会遇到一些困难,尤其对于疏水性(包括非水溶性)聚电解质来说.在当前研究的许多热点领域中如导电、发…     

侧链型偶氮聚电解质自组装和膜结构研究

研究了4种侧链型偶氮聚电解质的自组装过程及其对自组装置结构的影响,用聚电解质上的偶联氮基团作为“探针”,研究了自组装过程中出现的生色团取向,解吸附和非线性增长等现象,这些侧链型偶氮聚电解质均具有较好的自组装性,但其自组装行为有很大差异,在不同的PH条件下,聚电解质的电离程度不同,导致吸附过程和自组装膜结构亦明显不同,自组装膜的增长和结构取决于体系中吸附和解吸的平衡,偶氮生色团端基的亲水或疏水性对自组装膜的增长有明显的影响,偶氮聚电解质自组装过程不同阶段出现的非线性增长现象,分别反映了基底,溶液性质和聚电解质结构等因素的影响。     

新型侧链偶氮聚电解质的合成及性能研究

通过自由基聚合合成了一种侧链型偶氮聚电解质 ,聚丙烯酸 2 [4 (4′ 羧基苯基偶氮 )苯基 ]乙酯(PCAPEA) .详细研究了PCAPEA水溶液的pH值对其紫外 可见光谱和光响应性的影响 .研究发现 ,PCAPEA水溶液的紫外吸收光谱对pH值具有高度敏感性 ,并且在不同pH值条件下其光响应性有很大差别 .这种差别反映了PCAPEA分子中的偶氮苯基团在水溶液中聚集状态的变化 .本论文还研究了PCAPEA与聚二烯丙基二甲基氯化铵 (PDAC)在不同溶剂中的静电逐层自组装 .研究发现 ,PCAPEA的水和有机溶剂的混合溶液也可用来进行自组装 ,这一新方法可用于水溶性差的聚电解质的自组装     

Preparation of azo polyelectrolyte self-assembled multilayers by using N,N-dimethylformamide/H2O mixtures as solvents

N,N-Dimethylformamide (DMF)/H₂O mixtures were used as solvents to fabricate azo polyelectrolyte (PEAPH)/poly(diallyldimethyl ammonium chloride)(PDAC) self-assembled multilayers with the layer-by-layer electrostatic adsorption technique. PEAPH is a copolymer of acrylic acid and azobenzene-containing acrylate. The effect of the ratio of DMF to water on the multilayer growth, structure and surface morphology was studied in some details. Results show that DMF/H₂O mixtures are proper media for PEAPH/PDAC multilayer fabrication. The ratio of DMF to water in the mixture has significant influence on the multilayer structure and surface morphology. With the increase of DMF content, the multilayer thickness has a better linear growth relationship with the bilayer number, and the multilayer surface becomes smoother. Moreover, azo chromophores show less H-aggregation when the multilayers are fabricated from DMF/H₂O mixtures with higher DMF contents. These studies demonstrate that using organic solvent and water mixtures is an effective way to control the multilayer construction by adjusting the media properties. This method can be applied to multilayer fabrication of other water-insoluble polyelectrolytes. __________ Translated from Acta Polymerica Sinica, 2005, (4) (in Chinese)     

光响应性偶氮聚电解质自组装研究

将3种侧链带有不同偶氮生色团的聚电解质,用逐层浸渍的方法使其组装成多层膜,利用原子力显微镜(AFM)研究了自组装膜的表面形貌以及随着组装层数增加的变化,详细研究了在紫外光的照射下,薄膜内偶氮生色团帕反式到顺式构型的光响应转变,以及在暗室中由顺式回复到反式构型的回复特性,与自组装膜的光响应的旋涂膜进行比较发现,其中PNAPE/PDAC自组装膜没有明显的光色效应,而EAPC/PDAC,PPAPE/PDAC具有明显的光色效应,在暗室中,随生色团的结构不同和中不同的凝集态中,由顺式回复至反应式构型的速率明显不同.     

旋涂-逐层自组装制备光响应性聚丙烯酸酯类偶氮聚电解质多层膜

偶氮聚电解质的静电逐层自组装是实现偶氮聚合物功能性的重要手段,是制备诸如光存储材料、光开关材料和非线性光学材料等的新途径.因此,光响应性偶氮聚电解质的静电逐层自组装已引起了人们的广泛关注.静电逐层自组装通常在水溶液中进行,即通过基材在在水溶液中的交替浸渍和逐层     

DMF-H_2O缔合体系的~1HNMR研究

DMF水溶液是一种生物分子水溶液的简单生化模型。测量了DMF-H_2O体系不同 温度下全浓度范围的~1H NMR数据，对体系中的缔合情况进行了讨论，基于H_2O, H_2O·DMF, (H_2O)_2和(DMF)_2·H_2O的缔合平衡建立了化学缔合模型，采用最 小二乘法拟合实验数据，联合遗传算法和Levenberg-Marquardt算法对模型参数进 行全局寻优求解得不同温度的缔合平衡常数K，再根据不同温度的K求得缔合平衡的 ΔH和ΔS。为了更好地理解DMF水溶液中分子间的相互作用，还测量了298 K下DMF- CCl_4和DMF-BuOH体系全浓度范围的~1H NMR数据作为比较，结合NMR的基本原理对 各DMF溶液体系~1H NMR的实验现象进行了分析和解释，认为水溶液的特殊结构、氢 键和DMF酰胺基的共轭体系是影响DMF-H_2O体系~1H NMR的主要因素。     

支化侧链偶氮聚电解质的合成和H-聚集

合成了一种新型支化侧链型偶氮聚电解质PMAPB6P-AA.以偶氮生色团为探针,研究了这类聚电解质在混合溶剂中的H-聚集,以及H-聚集对偶氮生色团光响应性能的影响.研究发现,PMAPB6P-AA在水体积分数大于11%的DMF/H2O混合溶剂中形成H-聚集.偶氮苯离域电子的色散力是形成H-聚集的主要动力.与偶氮小分子MAPB6和MAPB6P相比,PMAPB6P-AA表现出更强的H-聚集能力,表明疏水作用和聚合物链的束缚作用等也是影响偶氮苯基团H-聚集能力的重要因素.H-聚集对PMAPB6P-AA光响应影响的明显特征是光响应速率减慢和光致顺反异构的效率降低.     

聚电解质膜PDAC/PSS诱导CaCO3结晶的研究

以模拟软体动物珍珠层的周期性基质控制形成过程制备仿生层状复合材料. 将聚苯乙烯磺酸钠(PSS)与聚二烯二甲基氯化铵(PDAC)用逐层浸渍的方法使其组装成多层膜, 用于诱导过饱和溶液中CaCO₃的结晶, 详细研究了膜紫外吸收随组装层数增加的线性变化. 扫描电镜和X射线衍射表征了晶体的形貌和结构. (PDAC/PSS)₁₅PDAC膜诱导获得的CaCO₃晶体为六面体结构, 晶体尺寸为30～40 μm; (PDAC/PSS)₁₅膜诱导CaCO₃结晶, 可以在膜表面获得形貌与珍珠层非常相似的CaCO₃晶体, 结晶10 h获得的晶片结构呈规则的六边形, 片尺寸约为10～20 μm. X射线衍射结果表明两种晶体的晶格结构与天然珍珠层差异明显, 说明静电作用为晶体形貌的主控因素之一, 但不是晶格结构的决定因素. 复合材料断面电镜照片表明其为层状结构.     

Interaction and adhesion properties of polyelectrolyte multilayers

The growth, morphology, and interaction/adhesion properties of supported poly(sodium 4-styrenesulfonate)/poly(allylamine hydrochloride) (PSS/PAH) and DNA/PAH multilayers were investigated by means of surface plasmon resonance spectroscopy, atomic force microscope (AFM) imaging, and AFM-related force measurements. Multilayers were assembled on a prelayer of poly(ethylenimine) (PEI) both with and without drying. SPR results showed a linear growth of the assembly in the case of PSS/PAH multilayers and nonlinear growth for DNA/PAH multilayers. Measurements of forces acting between a bare glass sphere and a multilayer-coated surface indicated repulsive or attractive forces, depending on surface charge, which suggests that, on approach, electrostatic forces dominate. On separation, we observed large pull-off forces in the case of positively charged multilayers and weak pull-off forces in the case negatively charged multilayers. Multiple adhesions and plateau regions observed on separation were interpreted in terms of a bridging of multiple polymer chains between the glass particle and the multilayer and a stretching of the polyelectrolyte loops. The dependence of the pull-off force on the number of deposited layers shows regular oscillations.     

不同pH条件下木质素磺酸钠的静电逐层自组装研究

以来源于造纸废液中的木质素磺酸钠(SL)为研究对象,利用静电逐层自组装技术,与聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDAC)交替吸附,制备木质素磺酸钠的自组装多层吸附膜.研究了不同pH值条件下木质素磺酸钠在固体表面的静电吸附规律.木质素磺酸钠的自组装过程用紫外-可见光吸收光谱来监控,而自组装膜的表面形貌用原子力显微镜来观察.研究表明,SL与PDAC多层吸附膜的紫外-可见光吸收光谱强度随层数增加而线性增长,说明SL/PDAC多层吸附膜的厚度增长是以逐层自组装的方式进行的.木质素磺酸钠浸渍溶液的pH值对多层吸附膜的厚度和表面形貌产生重要的影响.在所研究的pH范围内,pH值越低,越有利于生成吸光度高的自组装膜,而得到的自组装膜的表面粗糙度越大。