电荷转移配合物薄膜制备方法和结构表征的研究进展

回顾了与Langmuir-Blodgett(LB)技术有关的电荷转移配合物薄膜的各类制备方法、结构表征结果,并比较了制备方法对薄膜结构的影响.例如,将LB膜C18H37TCNQ(电子受体)插入到电子给体3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine(四甲基联苯胺, TMB)的石油醚溶液中进行掺杂,制备了TMB•C18H37TCNQ电荷转移配合物薄膜.在这种薄膜中,给体和受体以面对面的方式堆积,两者的环平面与基片平面接近垂直.而采用硬脂酸和C18H37TCNQ的混合LB膜通过类似的掺杂路线制备的TMB•C18H37TCNQ薄膜的结构发生了一些变化,例如其长的烃链C18H37更加垂直于基片平面.通过比较以前的各种实验结果可以得出以下结论:电荷转移配合物的结构可以通过制备方法得到控制.     

聚(ε-己内酯)薄膜结晶形貌及分子取向研究

用匀胶机通过溶液铸膜方法在硅片和铝箔基板上分别制备具有不同厚度的聚(ε-己内酯)(PCL)薄膜. 通过原子力显微镜(AFM)和偏光衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)对薄膜中PCL的结晶形貌、 片晶生长方式及分子链取向进行了研究. AFM结果表明, 在200 nm或更厚的薄膜中, PCL主要以侧立(edge-on)片晶的方式生长; 对于厚度小于200 nm的薄膜, PCL片晶更倾向于以平躺(flat-on)的方式生长. 这种片晶生长方式的改变在硅片和铝箔基板上都表现出同样的倾向. 此外, 在15 nm或更薄的薄膜中, PCL结晶由通常的球晶结构变为树枝状晶体. 偏光ATR-FTIR结果表明, 当膜厚小于200 nm时, 薄膜结晶中PCL分子链沿垂直于基板表面方向取向, 并且膜越薄, 取向程度越高, 与AFM的观测结果一致.     

2-烷基-苯并咪唑在硝酸银亚相上的Langmuir膜及LB膜

对不同链长的2-烷基-苯并咪唑衍生物（BzCn,烷基链长从C5到C15）在硝酸银亚相上的成膜行为及形成的LB膜的结构进行了研究.表面压－面积曲线的结果表明，短链(C5～C9)的2-烷基-苯并咪唑可在银离子亚相上形成稳定的单分子膜，而长链(C13和C15)衍生物则形成多层膜.利用LB技术可将上述Langmuir膜转移到固体基板上形成LB膜，其吸收光谱的结果说明了苯并咪唑和银离子配位.利用AFM、XRD及FT-IR等技术研究了烷基链长对LB膜结构的影响.实验结果表明,除了BzC15，其余的衍生物都可形成规整的层状结构.短链衍生物的单层LB膜具有均一、平整的形貌；而对于BzC15，观察到多层结构.     

两种不同取代结构C_(60)-苯乙烯共聚物薄膜微摩擦性能的研究

用自由基聚合法合成星状C6 0 苯乙烯共聚物和用原子转移自由基聚合法 (ATRP)合成单取代C6 0 苯乙烯共聚物 ,利用LB技术考察了它们的成膜性能并制备了多层薄膜 ,运用原子力显微镜 摩擦力显微镜(AFM FFM)初步研究比较这两种不同取代结构C6 0 苯乙烯共聚物薄膜的表面形貌和在极轻载荷下的微摩擦性能 .研究结果显示了星状C6 0 苯乙烯共聚物相对具有较好的润滑性能     

Cu掺杂TiO_2薄膜的摩擦学性能

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃基底上制备了纯TiO2和Cu掺杂的TiO2(Cu-TiO2)纳米结构薄膜,利用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、粉末X射线衍射(XRD)及UMT-3摩擦磨损试验机考察了Cu掺杂量对薄膜组成、结构、表面形貌及摩擦学性能的影响.结果表明,相比于纯TiO2薄膜,Cu掺杂TiO2纳米薄膜平整、均匀,具有较好的耐磨减摩性能.Cu掺杂量的多少直接影响Cu-TiO2薄膜的减摩抗磨性能,当Cu掺杂量为5%(摩尔分数)时,Cu-TiO2膜具有最佳的耐磨寿命和最低的摩擦系数.     

聚3-羟基丁酸酯薄膜结晶的ATR-FTIR研究

使用匀胶机(spincoater),通过溶液铸膜的方法,在铝箔基板上制备出具有不同厚度的聚3羟基丁酸酯(PHB)薄膜.20℃室温条件下,通过衰减全反射傅立叶红外光谱(ATRFTIR)原位观测了不同厚度薄膜的结晶过程,并通过偏光ATRFTIR对薄膜中PHB分子的取向进行了研究.ATRFTIR原位观测结果显示,PHB在薄膜中的结晶速率以及结晶度均随着薄膜厚度的减小而逐渐降低;同时,偏光ATRFTIR测试结果表明,随膜厚减小,薄膜中结晶部分的PHB分子逐渐倾向于沿垂直于基板表面方向取向,膜越薄,倾向越明显.可以认为,PHB分子与基板间的相互作用以及扩散控制结晶导致了上述现象的产生.     

Langmuir-Blodgett方法构建聚合物仿细胞外层膜结构涂层

以盖玻片为基质,采用Langmuir-Blodgett(LB)方法制备含磷酰胆碱基团的两亲性无规共聚物聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)-甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)-γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅(TSMA)(简称PMST)的单层、双层和三层薄膜.薄膜的表面亲疏水性和表面形貌分别用动态接触角(DCA)和原子力显微镜(AFM)进行测试.结果表明,PMST在盖玻片表面形成了致密的膜层,薄膜的致密程度随层数而增加.在水中前进/后退测试DCA过程中,聚合物薄膜在气相/水相界面存在基团的迁移取向,且膜层内会发生交联.双层膜具有仿细胞外层膜结构,单层和三层膜具有反细胞外层膜结构;双层膜的亲水性比单层和三层膜的要好.     

非两亲性四硫代富瓦烯导电LB膜的研究

近年来，利用LB技术制备电活性的有机超薄膜受到广泛的关注．导电LB膜的膜材料主要是含有受体化合物7，7’，8，8’-四氰基二亚甲基苯醌（TCNQ）的电荷转移复合物[1~3]以及给体分子[4，5]，特别是四硫代富瓦烯（TTF）衍生物[6~8]．尽管LB膜多由带长链的两亲性分子组装而成，但是对非两亲性TTF衍生物LB膜的研究[9~11]结果表明，引入长链烷基并非制备TTF类电荷转移复合物LB膜的先决条件．该结果极大地拓展了LB膜材料的研究范围．本文报道非两亲性TTF衍生物与花生酸混合导电LB膜的制备、结构表征与导电性能研究．1实验部分利用亚磷…     

溶胶-凝胶-水热晶化法制备锐钛矿TiO2纳米膜的耐蚀性能

以钛酸正丁酯为前驱体, 采用溶胶-凝胶-水热晶化法在不锈钢(SS)表面制备TiO₂纳米膜. 利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、场发射扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和俄歇电子能谱(AES)表征了TiO₂纳米膜的晶型、表面形貌和表面化学组成. 通过极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了TiO₂纳米膜的耐蚀性能. 170 °C下水热晶化制备的锐钛矿TiO₂与450 °C焙烧制备的锐钛矿TiO₂的结晶度类似, 但两种TiO₂薄膜的表面结构存在明显差异, 水热晶化法制备的TiO₂纳米膜在3.5% (w) NaCl溶液中的耐蚀性能优于焙烧法制备的.     

聚酰亚胺LB膜真空热解制备β-SiC膜的STM观察

扫描隧道显微镜 ( STM)是一种基于量子隧道效应对样品进行高分辨无损测试的表面测试技术 [1] ,它可以在原子水平上反映表面分子或原子的排列分布情况 ,在物理、化学、生物和微电子界受到高度的重视 .STM技术以及其后发展起来的原子力显微镜 ( AFM)特别适合 LB膜的研究 ,能直观地反映出 LB膜中分子排列的微观结构以及表面缺陷 [2 ,3] .我们曾通过真空热解沉积在单晶硅片上的聚酰亚胺L B膜制得了准单晶β- Si C超薄膜 [4～ 6 ] .本文利用 STM技术对聚酰亚胺 LB膜以及由它真空热解而成的 Si C膜的表面形态结构进行了初步观察和分析 .…     

给受体共混质量比对P3HT:PCBM薄膜结构和器件性能的影响

以聚3-己基噻吩(P3HT)为给体、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)为受体的光伏体系作为研究对象,采用溶剂退火的后处理方法制备薄膜样品,利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)等测试手段分别对共混膜样品的形貌和结构进行表征,同时利用熵值统计方法对AFM形貌图像进行分析处理.并在此基础上制备太阳能电池器件,其结构为氧化铟锡导电玻璃/聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐/聚3-己基噻吩:[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯/金属铝(ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al),研究了给受体共混比例(质量比)对活性层薄膜以及电池性能的影响.结果表明,受体PCBM含量的增加会影响P3HT给体相的有序结晶,当给受体比例为1:1时,活性层薄膜具有较宽的紫外-可见吸收特征,且具有较好的相分离和结晶度,基于该样品制备的电池器件其光电转换效率达到三种比例的最大值(2.77%).表明退火条件下,改变给受体比例可以影响活性层的微纳米结构而最终影响电池的光电转换效率.     

给受体共混质量比对P3HT∶PCBM薄膜结构和器件性能的影响

以聚3-己基噻吩(P3HT)为给体、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)为受体的光伏体系作为研究对象,采用溶剂退火的后处理方法制备薄膜样品,利用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)等测试手段分别对共混膜样品的形貌和结构进行表征,同时利用熵值统计方法对AFM形貌图像进行分析处理.并在此基础上制备太阳能电池器件,其结构为氧化铟锡导电玻璃/聚3,4-乙撑二氧噻吩∶聚苯乙烯磺酸盐/聚3-己基噻吩:[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯/金属铝(ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCBM/Al),研究了给受体共混比例(质量比)对活性层薄膜以及电池性能的影响.结果表明,受体PCBM含量的增加会影响P3HT给体相的有序结晶,当给受体比例为1∶1时,活性层薄膜具有较宽的紫外-可见吸收特征,且具有较好的相分离和结晶度,基于该样品制备的电池器件其光电转换效率达到三种比例的最大值(2.77％).表明退火条件下,改变给受体比例可以影响活性层的微纳米结构而最终影响电池的光电转换效率.     

Ag(TCNQ)准一维微米结构的制备及表征

利用溶液化学反应法制备了准一维结构的金属有机配合物Ag(TCNQ). X射线衍射(XRD)表明，所制备的Ag(TCNQ)为晶态结构;扫描电子显微镜(SEM)的观察证明，Ag(TCNQ)为准一维的微米管或线；Raman 测试结果表明，单根的Ag(TCNQ)形成时,Ag原子与TCNQ分子之间发生了电荷转移.对样品的制备工艺,即 Ag膜厚度和浸入溶液的反应时间对生成Ag(TCNQ)晶体形貌的影响进行了研究.结果表明，Ag膜越薄，生长出的晶体越稀疏;Ag膜与TCNQ乙腈溶液的反应时间影响其形貌的变化.反应历经三个阶段,晶体形成和长大阶段、反应完全阶段及溶解阶段.     

利用LB技术采用循环压缩方法在不同基底表面制备FePt纳米粒子单层膜

利用LB(Langmuir-Blodgett)技术, 采用循环压缩的方法在不同基底表面上制备FePt纳米粒子单层膜, 采用TEM和AFM等技术手段对其表面形貌进行表征. 研究结果表明, 采用循环压缩的方法可以大大提高单层膜的均匀性和致密性, 并且在不同的基底表面其成膜性能具有较大的差异.     

2,5-双(乙炔基二茂铁)噻吩/钨磷杂多酸纳米杂化LB膜的制备与光电性质研究

以含有共轭大π键的2,5-双(乙炔基二茂铁)噻吩(BFET)和二甲基双十八烷基铵(DMDOA)与Keggin结构和Dawson结构钨磷杂多酸做成膜材料, 用LB技术组装了两种新型无机-有机杂化LB膜. 用π-A曲线、UV-vis吸收光谱、原子力显微镜(AFM)、扫描隧道显微镜(STM)、荧光光谱和表面光电压谱(SPS)对标题LB膜的成膜性能、结构及光电性质进行了研究, 发现标题杂化LB膜的粒子具有纳米尺寸, 在可见光区有较强的光电压响应, 在电压为±2.0 V时, 隧道电流值达到±100 nA.     

金核银壳纳米粒子薄膜的制备及SERS活性研究

采用柠檬酸化学还原法制备金溶胶, 通过自组装技术在石英片表面制备金纳米粒子薄膜, 在银增强剂混合溶液中反应获得金核银壳纳米粒子薄膜. 用紫外-可见吸收光谱仪和原子力显微镜(AFM)研究了不同条件下制备的金核银壳纳米粒子薄膜的光谱特性和表面形貌, 并以结晶紫为探针分子测量了金核银壳纳米粒子薄膜的表面增强拉曼光谱(SERS). 结果表明, 金纳米粒子薄膜的分布、银增强剂反应时间的长短对金核银壳纳米粒子薄膜的形成均有重要影响. 制备过程中, 可以通过控制反应条件获得一定粒径的、具有良好表面增强拉曼散射活性的金核银壳纳米粒子薄膜.     

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。     

聚乙烯基咔唑-花生酸有序复合膜的光电性质研究

用LB技术在石英和硅衬底上制备了聚乙烯基咔唑(PVK)的固态有序薄膜.荧光光谱研究表明,PVK在膜中的光致发光主要呈现激基缔合物的发射,其中心波长为418nm;表面光电压谱的测试揭示了PVK聚合物膜/p-Si体系具有显著的表面光伏效应.     

等离子体聚合膜的电学性质研究：Ⅰ.TCNQ聚合膜的结构和电学性质

本文采用内部电极、电容耦合式钟罩型射频等离子体聚合装置,首次进行了四氰代对二次甲基苯醌(TCNQ)的等离子体聚合,得到了电导率为10~(-8)～10~(-6)Scm~(-1)的聚合物半导体薄膜。由这些聚合物薄膜制备的Al/聚合膜/ITO(铟锡氧化物透明电极)夹层元件显示出整流特性和光生伏打效应。这种聚合物薄膜还具有光电导性质。红外光谱(IR)、紫外光谱(UV)的研究结果表明,优良的半导体特性归因于聚合膜中存在有较大范围的π电子共轭结构。     

倒浮萍聚合物ES-3LB膜掠角反射-吸收红外光谱的研究

用傅里叶变换红外掠角反射-吸收光谱技术对ES-3LB膜的取向和相变行为进行了详细的研究.结果表明,在金表面上制备的ES-3LB膜中烷基链基本垂直于基面.相转变行为的研究表明,ES-3LB膜有3个相变点,分别在65,105和140℃.第一个相变过程表现为LB膜从一种有序状态到另一种有序状态的转变;第二个相变过程表现为LB膜中烷基链的有序-无序转变;第三个相变过程是LB膜的层状结构坍塌转变为各向同性熔融体的过程.