介孔SiO_2薄膜增敏SERS基底在消逝波激励下的特性表征

采用溶胶-凝胶分子模板法在50 nm厚金膜表面制备约40 nm厚介孔二氧化硅(MPS)薄膜,然后在MPS薄膜表面静电自组装金纳米粒子(GNP)单层膜,形成的多层膜结构用作表面增强拉曼散射(SERS)基底.利用扫描电镜观测到MPS薄膜具有表面开口多孔结构,有助于小分子向薄膜内快速扩散.基于时域有限差分(FDTD)方法对电场分布的仿真结果指出,在表面等离子体共振(SPR)条件下分布于金膜与GNP之间的消逝场显著增强.由于空间重叠,该增强场能够高效激发MPS内富集的小分子拉曼信号,产生的拉曼信号还可免受金属作用的干扰.利用Kretschmann结构和尼罗蓝(NB)拉曼活性分子测试了Au/MPS/GNP基底在785 nm激发波长下的SERS效果,并与Au/GNP基底进行了比较.结果表明,在SPR条件下,Au/MPS/GNP基底能够导致较强的定向和背向拉曼信号,而且在586 cm-1处的背向拉曼信号强度是Au/GNP基底的40倍,这归功于MPS薄膜.进一步测试表明背向拉曼信号强度与NB浓度成正相关.这意味着Au/MPS/GNP基底具有良好的半定量检测本领.     

介孔SiO2薄膜增敏SERS基底在消逝波激励下的特性表征

采用溶胶-凝胶分子模板法在50 nm 厚金膜表面制备约40 nm 厚介孔二氧化硅(MPS)薄膜, 然后在MPS薄膜表面静电自组装金纳米粒子(GNP)单层膜, 形成的多层膜结构用作表面增强拉曼散射(SERS)基底.利用扫描电镜观测到MPS薄膜具有表面开口多孔结构, 有助于小分子向薄膜内快速扩散. 基于时域有限差分(FDTD)方法对电场分布的仿真结果指出, 在表面等离子体共振(SPR)条件下分布于金膜与GNP之间的消逝场显著增强. 由于空间重叠, 该增强场能够高效激发MPS内富集的小分子拉曼信号, 产生的拉曼信号还可免受金属作用的干扰. 利用Kretschmann 结构和尼罗蓝(NB)拉曼活性分子测试了Au/MPS/GNP基底在785 nm激发波长下的SERS效果, 并与Au/GNP基底进行了比较. 结果表明, 在SPR条件下, Au/MPS/GNP基底能够导致较强的定向和背向拉曼信号, 而且在586 cm^-1处的背向拉曼信号强度是Au/GNP基底的40 倍, 这归功于MPS薄膜. 进一步测试表明背向拉曼信号强度与NB浓度成正相关. 这意味着Au/MPS/GNP基底具有良好的半定量检测本领.     

基于Kretschmann结构的金银合金薄膜的SERS效应

利用Kretschmann棱镜耦合结构和532 nm激光光源,测试了金银合金薄膜的表面增强拉曼散射(SERS)效应,并与纯金薄膜的测试结果进行了比较.结果显示,在激发光为p偏振态且入射角近似等于表面等离子体共振(SPR)角时,附着于金银合金薄膜表面的Nile Blue分子的SERS信号达到最强,比利用纯金薄膜测得的SERS信号高约2倍.实验结果还表明,在金银合金薄膜表面自组装金纳米粒子后,Nile Blue吸附层的SERS信号比自组装纳米金之前测得的信号增强了至少3倍,比利用纳米金修饰的纯金薄膜测得的信号高出2倍多.在棱镜底面沿薄膜法线收集的SERS信号是完全非偏振光,而从棱镜侧面收集的SERS信号是p偏振光,是拉曼光借助SPR效应产生的定向发射.     

Ag/Si-NPA基底上共吸附R6G和CV的表面增强拉曼散射

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为基底, 采用浸渍沉积技术制备了具有较高表面增强拉曼散射(SERS)活性的Ag/Si-NPA衬底, 并采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其表面形貌和结构进行了表征. 在此基础上, 选择罗丹明6G(R6G)和结晶紫(CV)2种生物染料分子并采用不同的混合吸附程序对其共吸附状态下的SERS光谱进行了探测. 结果表明, 当2种分子的溶液浓度均为10^-7 mol/L时, 无论采用何种浸渍吸附程序, 其SERS谱中CV的特征拉曼峰都被R6G完全掩盖. 对溶液采用错级配置(R6G和CV的浓度分别为10^-9和10^-7 mol/L)后, 所测SERS谱上获得了分别对应于R6G和CV的分离良好、相对强度匹配、分辨率高的2个SERS特征峰组, 从而有利于简化现实混合探测过程中对SERS特征峰的指认和判断.     

纳米金/银修饰的空心/杂化微球的制备及其作为综合性能优异的三维拉曼增强基底的研究

以带正电的聚苯乙烯(PS)微球为模板分别制备出表面层为二氧化硅的杂化微球(PS@Si O2)及空心二氧化硅微球(HSSi,hollow spheres of Si O2).利用巯基硅烷偶联剂的桥联作用将金或银纳米粒子修饰到二氧化硅壳层的外表面,制备出4种结构均匀、体积窄分布的复合粒子:(1)纳米金修饰在空心二氧化硅微球的外表面(HSSi-Au NPs);(2)纳米金修饰在实心的PS/二氧化硅杂化微球(PS为核、二氧化硅为壳层)的外表面(PS@Si O2-Au NPs);(3)纳米银修饰在空心二氧化硅微球的外表面(HSSi-Ag NPs)以及(4)纳米银修饰在实心的PS/二氧化硅杂化微球的外表面(PS@Si O2-Ag NPs).分别利用上述4种复合粒子作为拉曼增强(SERS)基底,并以结晶紫(CV)为探针分子对各基底的拉曼增强效果进行了研究,其CV检测限依次为10-10、10-9、10-11和10-11mol/L,均具有较高的灵敏度.结果表明,以空心二氧化硅微球作为载体的增强效果优于以实心的杂化微球作为载体的增强效果(HSSi-Au NPs对CV的检测限比PS@Si O2-Au NPs对CV的检测限低1个数量级;虽然HSSi-Ag NPs和PS@Si O2-Ag NPs对CV的检测限相同,但对于相同浓度的CV,前者所获得的信号要明显强于后者).多次随机的重复测试表明,上述4种基底均具有优良的重复性.将上述4种基底在实验室放置3个月后用于CV的检测,各个基底仍具有相近的拉曼增强效果,即上述4种SERS基底的稳定性良好.     

Ag/ZIF-90自组装薄膜的制备及SERS活性研究

合成了金属有机框架化合物沸石咪唑框架-90(ZIF-90)溶胶和ZIF-90晶体薄膜,分别以这2种材料为基底,制备出了Ag@ZIF-90复合材料和Ag/ZIF-90自组装薄膜.通过傅里叶变换红外(FT-IR),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)对产物进行表征,分析了它们的形貌和结构特征.以罗丹明6G(R 6G)作为检测分子,对所制备材料的表面增强拉曼散射(SERS)性能进行测试.结果表明制备出的Ag/ZIF-90自组装薄膜具有好的SERS性能,而ZIF-90本身的拉曼峰并不会对Ag/ZIF-90自组装薄膜的SERS检测效果产生影响.这种材料可以作为一种较好的表面增强拉曼(SERS)活性基底,在农药残留检测方面具有很好的应用前景.     

金纳米粒子修饰的氨基硅胶整体柱的制备及超灵敏表面增强拉曼散射检测

采用溶胶-凝胶法结合超分子模板技术, 以四乙氧基硅烷(TEOS)和3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)作为反应前体, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为超分子模板, 简单快速地制备了一种新型氨基硅胶整体柱, 通过氨基将金纳米粒子组装在整体柱材料孔表面并用于表面增强拉曼散射(SERS)光谱分析. 以对巯基苯胺(PATP)和结晶紫(CV)为拉曼探针, 考察了金纳米粒子修饰的氨基硅胶整体柱用作SERS活性基底的性能. 结果表明, 该整体柱基底具有良好的SERS增强效应, 可检测到的PATP和CV的最低浓度分别为10^-9和10^-11 mol/L. 与金溶胶SERS基底相比, 本文制备的整体柱基底的检测灵敏度显著提高, 并具有良好的信号均一性, 是一种具有现场痕量检测应用潜力的SERS活性基底.     

Ag/ZIF-90自组装薄膜的制备及SERS活性研究

合成了金属有机框架化合物沸石咪唑框架-90(ZIF-90)溶胶和ZIF-90晶体薄膜,分别以这2种材料为基底,制备出了Ag@ZIF-90复合材料和Ag/ZIF-90自组装薄膜。通过傅里叶变换红外(FT-IR),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)对产物进行表征,分析了它们的形貌和结构特征。以罗丹明6G(R 6G)作为检测分子,对所制备材料的表面增强拉曼散射(SERS)性能进行测试。结果表明制备出的Ag/ZIF-90自组装薄膜具有好的SERS性能,而ZIF-90本身的拉曼峰并不会对Ag/ZIF-90自组装薄膜对目标分子的SERS检测效果产生影响。这种材料可以作为一种良好的SERS检测基底,在农药残留检测方面具有很好的应用前景。     

基于自组装纳米金单层膜的全内反射SERS研究

采用静电自组装技术分别在玻璃基片和30 nm厚的金膜表面固定一层金纳米粒子(GNP)制得两种表面增强拉曼散射(SERS)基底,然后通过棱镜全内反射(TIR)激励和背向收集模式分别测试了两种基底上吸附的染料单分子层SERS光谱.实验结果表明两种SERS基底的拉曼增强效果均高度依赖于入射激光的偏振状态,对于玻璃/纳米金SERS基底,s光全内反射导致的拉曼增强因子是线偏振光(p)光的2-5倍,说明该基底上的"热点"位于纳米金单层膜内相邻粒子之间;对于玻璃/金膜/纳米金SERS基底,只有采用p光在特定的全内反射角下才能激发SERS信号,而且测得的SERS信号比玻璃/纳米金基底增强了近30倍.究其原因是p光在金膜表面共振激发的传播表面等离子体与纳米金局域表面等离子体耦合,进而导致显著场增强.实验结果指出在背向收集模式下,由p光激发的SERS信号是非偏振光,包含强度几乎相等的s和p成分.利用玻璃/金膜/纳米金基底还实现了拉曼光定向发射和收集,测得的SERS信号是p光.     

疏水性有序介孔氧化硅薄膜的制备

采用溶胶−凝胶技术并结合蒸发诱导自组装工艺, 以三嵌段共聚物EO₂₀PO₇₀EO₂₀ (P123)为模板剂, 使用浸渍提拉法制备了有序介孔氧化硅薄膜, 并使用不同的表面修饰剂对薄膜进行表面处理, 制备了疏水性有序介孔氧化硅薄膜. 利用FT-IR、小角XRD、HRTEM分别表征薄膜的化学物种和孔结构, 探讨了热处理温度和老化时间对薄膜介孔结构的影响, 通过接触角测试研究薄膜的疏水性能, 考察了修饰剂种类、修饰浓度和修饰时间对薄膜疏水性的影响, 结果表明所制备的薄膜为高度有序的介孔氧化硅薄膜, 孔径大小约为8 nm|表面修饰对薄膜的有序性有一定影响, 经三甲基氯硅烷(TMCS)和g-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)修饰后的薄膜具有很好的疏水性能, 接触角分别为112°和96°|修饰后薄膜的水汽稳定性良好, 仍能保持有序介孔结构, 孔径达7.5 nm, 接触角达93°.     

Measurement of the film tension of foam films in dynamic conditions

The method for direct measurement of the film tension of foam films has been developed with a view to measuring the film tension in dynamic conditions. The new method allows the determination of the dynamic film tension when the curvature radius, the contact line radius, and the area of the film increase or decrease with very different rates. Measurements with Newton black films from sodium dodecyl sulphate aqueous solution have been performed. The results show that in a wide range of variation rates of the film geometrical parameters the film tension remains constant.     

黑膜厚度与膜表面张力关系的研究

用微干涉测量技术直接测定楔压等温线,研究了电解质浓度对阳离子表面活性剂TTAB在浓度大于cmc时形成黑膜厚度的影响及膜表面张力与溶液表面张力之间的差别.结果显示,黑膜厚度取决于楔压和电解质浓度,随着楔压的增加,液膜厚度减少至一定程度后几乎保持不变,表明黑膜类型的转化是阶跃式的,而电解质屏蔽了液膜两个表面电荷层间的排斥作用,故电解质浓度增加,液膜厚度变小.由楔压等温线得出的膜表面张力的结果说明一般黑膜的表面张力与溶液的表面张力并无明显差别.     

大分子自组装成膜技术及膜结构的影响要素

综述了化学吸附,分子沉积,旋涂和接枝成膜等四种大分子自组装成膜技术,并详细介绍了成膜基材,大分子及其溶液性质和温度对大分子自组装膜结构的影响。     

聚苯胺在聚酰亚胺膜基体表面的原位沉积成膜机理

采用分散聚合方法,在聚酰亚胺(PI)膜基体表面原位成膜,制备聚苯胺-聚酰亚胺-聚苯胺(PANI-PI-PANI)导电复合膜.通过反应历程跟踪、扫描电镜(SEM)及静滴接触角-界面张力测量仪研究了PANI在PI基体表面原位成膜的过程及其驱动力.结果表明,PANI在PI基体表面的成膜过程有3个阶段:含苯胺的结构单元(包括An盐酸盐、An阳离子自由基及低聚物)在PI表面吸附成核阶段、膜快速增长阶段和增长完成阶段;PANI膜由PANI小颗粒逐渐堆积而成,直至覆盖整个PI膜表面;PANI成膜的主要驱动力来自亲水-疏水相互作用.     

Bismuth Film Voltammetric Sensor on Pyrolyzed Photoresist/Alumina Support for Determination of Heavy Metals

Voltammetric sensors based on bismuth film electrodes are an attractive alternative to other sensors for application in electroanalysis of heavy metals. Bismuth film electrodes can be formed by a similar method on the same substrates as mercury. These systems were used most frequently for simultaneous determination of heavy metals such as Pb, Cd and Zn by anodic stripping voltammetry. Our voltammetric sensor was fabricated on an alumina substrate. A photoresist film prepared by pyrolysis of positive photoresist S‐1813 SP15 on the alumina substrate was used as an electrode support for bismuth film deposition. The influence of the Nafion membrane on the measurement sensitivity of the sensor and mechanical stability of the bismuth film were investigated. The sensor was successfully applied for determination of Pb, Cd and Zn in an aqueous solution in the concentration range of 0.2 to 10 µg L^?1 by square wave anodic stripping voltammetry on an in‐situ formed bismuth film electrode with Nafion‐coating. Parameters of the sensor such as sensitivity, linearity, detection limit, repeatability and life‐time were evaluated. In the best case, the detection limits were estimated as 0.07, 0.11 and 0.63 µg L^?1 for Pb, Cd and Zn, respectively. Finally, the applicability of the sensor was tested in analysis of Pb, Cd and Zn in real samples of tap and river water using the method of standard additions.     

石墨烯分散液及其组装膜的性能

通过对比表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和聚乙烯醇(PVA)对石墨烯的分散能力,发现SDS可有效避免石墨烯片层之间的团聚,使得石墨烯在水溶液中分散得更加均匀.将浓度分别为0.39和0.30 mg/m L的石墨烯(G)和石墨烯片(GF)的SDS分散液旋涂在ITO电极表面制备出G膜和GF膜.透射电子显微镜和原子力显微镜观测结果表明,两类石墨烯膜均呈现出纱状透明的片状结构,同时具有石墨烯特有的褶皱.在石墨烯膜上继续进行钌配合物分子膜的自组装实验,得到G/Ru复合膜和GF/Ru复合膜.采用循环伏安法及紫外-可见吸收光谱法对石墨烯复合膜进行光电化学分析,结果表明石墨烯膜与钌配合物分子膜的复合可有效加强薄膜对太阳光的吸收.     

Glycol-based sol-gel process for the fabrication of ferroelectric PZT thin films

A new sol-gel system using ethylene glycol was developed for the fabrication of PZT thin films with compositions near the morphotropic phase boundary Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃. Ethylene glycol was used as both a chelating agent and a solvent to replace the highly toxic methoxyethanol used in previous formulations. Thin films were deposited by spin coating the solutions onto platinized silicon substrates. Films were completely crystallized by about 600°C and contained the ferroelectric perovskite phase. A dielectric constant of about 750–800 at 1 KHz was obtained for thin films of 0.3 µm thickness. The hysteresis measurements revealed a remanent polarization of 15 mC/cm² with a coercive field of 60 kV/cm.     

A new memory effect: smectic liquid crystalline memory having both conductive and optical memory

In order to compensate for light leakage in the oblique viewing directions of the dark state of the horizontal-switching mode such as the in-plane switching and fringe field switching modes. The viewing angle performance of the horizontal-switching mode with an compensation film has been evaluated on a case by case basis according to the retardation values of the films. Consequently, we found that a much better dark state can be achieved by using an optimised compensation film.     

GaN薄膜的两步法制备及其物性转变的研究

本实验通过水浴加热和简单化学气相氨化两步法,在旋涂有ZnO的Si衬底上成功合成了由排列整齐纺锤体形貌的GaOOH构成的薄膜,然后在950℃下对样品进行氨化得到由排列整齐纺锤体组成的GaN薄膜。然后对氨化前后样品的形貌,结构和光学性能分别通过FESEM、EDS、TEM、XRD和PL谱进行了表征。结果表明:水热生成的GaOOH薄膜是由纺锤体形状GaOOH紧密排列形成,该纺锤体形状GaOOH有直径大约600 nm,长约为1.5~2μm。氨化前后样品的形貌没发生太大的变化;但晶体结构由正交晶系相GaOOH转变为六方纤锌矿GaN;而且发光峰也由较宽的绿光峰转变为中心为365 nm的蓝光峰,这主要是由于样品由正交晶系相GaOOH转变为六方纤锌矿GaN引起的。最后对排列整齐的锤体形构成的GaOOH薄膜的形成机理以及GaOOH向GaN的转变过程发生的化学反应做了简单的探讨和分析。     

系列烷基多硫化物形成的摩擦膜和热膜的XANES分析

采用X射线吸收精细结构光谱(XANES)对不同硫含量的系列烷基多硫化物与钢表面在70 ℃和150 ℃反应的热膜以及摩擦膜进行了分析. 结果表明, 在70 ℃和150 ℃下生成的热膜的主要成分是FeSO4或Fe2(SO4)3, 温度的升高会增大生成的热膜厚度; 生成的摩擦膜成分主要是铁的硫酸盐、二硫化铁和亚砜的混合物. 添加剂分子中硫含量的提高可以增大生成的热膜和摩擦膜的厚度.