云母表面金纳米颗粒单层膜的制备

近年来 ,随着纳米科技的兴起 ,纳米尺度的金颗粒以其独特的光学和电学性质在许多领域表现出潜在的应用价值 ,引起人们浓厚的研究兴趣 .金纳米颗粒单层膜在表面增强拉曼基底及纳米刻蚀等方面有着广泛的应用 [1,2 ] .以往人们多用双官能团硅烷化试剂对硅氧化物基底 ,如玻璃和石英等进行表面修饰 ,获得氨基、巯基或氰基等修饰的表面 ,再利用金纳米颗粒与上述功能团之间的化学相互作用 ,来制备金纳米颗粒单层膜 [3,4 ] .Fig.1　 Crystal structure of muscovite mica云母为层状结构的硅铝酸钾 (晶体结构示于图 1 ) ,表层为 0 0 0 1晶面 ,K+ 离…     

表面活性剂对硫醇单层膜修饰金电极电化学行为的影响

利用自组装方法在金电极表面制备成硫醇单层膜, 循环伏安和交流阻抗实验表明硫醇单层膜与表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺作用后, 其电化学行为发生变化, 对于带有不同电荷的探针分子, 表现出一定的选择性响应. 即使是带有相同电荷的探针分子, 由于与表面活性剂的作用方式不同, 也使它们通过硫醇单层膜在电极表面产生电化学响应的程度完全不同.     

静电组装金纳米粒子制备局域表面等离子体共振传感膜

采用聚电解质自组装技术制备局域表面等离子体共振(LSPR)传感膜的方法, 在玻璃基片上依次沉积聚电解质PDDA, PSS和PVTC, 并通过静电吸附构建胶体金纳米粒子自组装膜形成LSPR传感膜. 利用扫描电镜对LSPR传感膜表面形貌以及膜中金纳米粒子的粒径进行了表征, 同时通过紫外-可见消光光谱对其灵敏度和渗透深度等重要参数进行检测. 研究结果表明, 所制备的LSPR传感膜粒子分布均匀、单分散性好、稳定性高、重现性好; 消光峰位对样品溶液折射率的检测灵敏度为71 nm/RIU, 相应的峰强检测灵敏度为0.21 AU/RIU, 对表面吸附层的渗透深度约为16 nm.     

金纳米粒子在氨基表面上的组装-pH值的影响

用原子力显微镜（AFM）和表面增强喇曼光谱（SERS）研究了pH值对金纳米粒子在Au／巯基苯胺自组装膜表面上组装效果的影响．AFM结果表明，金纳米粒子在表面上的覆盖度随pH值表现出规律性的变化，巯基苯胺自组装膜的SERS强度随pH值的变化也有类似的趋势．在磁性环境下，氨基未质子化，金粒子难以组装上，而在酸性条件下，氨基质子化带正电，金粒子与基底容易结合．我们认为金纳米粒子和氨基之间的作用属于静电力，pH值同时影响膜表面氨基的质子化程度和金纳米粒子表面的带电量．     

自组装单分子膜包覆的金属纳米粒子的电化学研究

介绍了近年来自组装单分子膜包覆的金属纳米粒子这一领域的最新发展,包括单分子层膜包裹的纳米粒子的合成、衍生化、光学和电化学性质及应用,其中重点介绍了其量子化充电现象.对该领域的深入研究将大大地促进化学、生物科学、材料科学和纳米电子学等前沿学科的发展.     

金纳米粒子单层膜表面SPR催化反应的原位SERS研究

表面增强拉曼散射（SERS）基底的活性和均匀性是其SERS应用研究的关键,通过气-液两相界面自发组装的方式及控制组装的时间可制备致密性不同的金纳米粒子单层膜（Au MLF）.由于疏松和致密基底表面的LSPR产生的方式和强度不同导致SERS增强效应和均匀性两者无法同时兼顾,通常得到局域表面等离激元共振（SERS）增强性能及表面等离激元共振（SPR）催化性能优异但均匀性欠佳的疏松基底,或SERS增强性能与SPR催化性能中等但均匀性优越的致密基底.研究表明SERS增强效应的提高与粒子密度增加和“热点”活性增加有关,而SPR催化转化率仅与“热点”活性有关.本文以致密的Au MLF为基底,以对巯基苯胺（PATP）和对巯基苯甲酸（MBA）为探针分子系统研究了激光功率对SPR催化反应效率的影响,研究发现激光功率提高可显著提升PATP偶联反应及MBA脱羧反应的转化率.同时发现后者脱羧反应的速率与激光功率平方的倒数成线性关系,为相关表面过程的动力学参数测定提供了新的途径.     

金/巯基环肽单层膜的循环伏安和交流阻抗初步研究

用电化学方法初步研究了巯基环肽的在金基底上形成的吸附层,结果表明硫基环肽（CPCBC）可以在金表面形成成具有一定覆盖度的吸附膜;与烷基硫醇单层膜不同的是,该吸附膜十分松散。我们初步认为巯基环肽分子采用“直立式吸附”并且巯基环肽分子结构的复杂性是造成吸附膜松散的原因。     

层状多核配合物自组装膜中金属离子对光致电子转移性质的影响

本文通过三种金属离子桥联的方式制备了一系列cis-RuL₂(SCN)₂ （L代表4,4’二羧基-2,2’联吡啶）自组装膜，并利用接触角,UV光谱，循环伏安法以及XPS对自组装功能膜进行了表征。通过对其光致电子转移特性的详细研究，得到了最大阳极稳定光电流为1773-1843 nA/cm²，最大量子产率为3.2%。入射光强，偏压以及电子给体对体系性能的影响也进行了研究。研究结果表明不同的金属离子桥联在自组装膜上能显著地改善电子传输特性。桥联金属离子在自组装膜中能同时起到功能和结构的两种作用。这种自组装的成膜方式提供了一种非常好的修饰此类相似体系的新途径。     

反应离子刻蚀和自组装分子膜构建硅基底疏水与超疏水表面

采用反应离子刻蚀技术在Si(100)表面加工微米级圆柱阵列, 采用自组装技术分别制备了3种硅烷自组装分子膜. 结果表明, 采用反应离子刻蚀构建出的4种微米级圆柱阵列结构规整, 其直径为5 μm, 高度为10 μm, 间距为15~45 μm. 沉积自组装分子膜后, 试样表面的水接触角显著增大, 其中沉积1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)自组装分子膜接触角最大, 1H,1H,2H,2H-全氟辛烷基三氯硅烷(FOTS)次之, 三氯十八硅烷(OTS)最小. 测得的接触角大于150°时接近Cassie方程计算的接触角, 而小于150°时接近Wenzel方程计算的接触角. 改变圆柱阵列的间距和选择不同的自组装分子膜, 可以控制表面接触角的大小. 原子力显微镜(AFM)观测结果显示, 沉积自组装分子膜可以产生纳米级的团簇. 由微米级圆柱阵列和纳米级自组装分子膜构成的表面结构使Si试样表面接触角最大可达156.0°.     

分子自组装单层膜的表面浸润性研究现状和展望

立足于分子自组装单层膜的制备及结构, 讨论了分子自组装单层膜的头基基团与基底的作用机理、 主链与环境的温度依赖关系, 特别是其端基基团的化学性质及构象对表面浸润行为的影响. 重点讨论了分子自组装单层膜的端甲基基团对表面能的贡献、 极性端基基团与水分子之间的相互作用以及自组装单层膜表面的分子尺寸粗糙度对表面浸润的影响. 最后, 基于理论和实验基础对以上问题提出新的认知与看法, 并对未来该领域发展的机遇与挑战进行了展望.     

甲烷氧化菌素功能化金纳米层层自组装修饰电极上过氧化氢的催化还原

借助巯基试剂,在纳米金颗粒表面修饰生物活性物质Mb,制备保持有Mb生物活性的功能化金纳米巯基乙胺-Au NPs-Mb.采用UV-Vis、FTIR光谱和投射电镜表征其结构,该纳米颗粒分布均匀且粒径均一,并显著改善了金纳米颗粒团聚现象.以Mb功能化金纳米为基元,采用单层自组装及层层自组装方式将其修饰到裸金电极表面.各Mb或Mb-Cu电极的电化学测试并未借助电子传递媒介.配位Cu~(2+)后,修饰有Mb的单层及层层自组装修饰的催化还原能力均显著提升.其中Cu~(2+)配位的{巯基乙胺-Au NPs-Mb}3/Au修饰电极作为一种新型H2O2生物传感器,响应时间大约为2 s,米氏常数KappM为0.787 mmol/L,表现出了较强的还原H2O2的催化活性,且稳定性较好.     

金表面巯基化DNA单层性能的影响因素研究

巯基化DNA在金表面上吸附构建的自组装单层（self-assembled monolayers,SAMs）为DNA研究的理想异相体系,在DNA内电子传递的机制探讨、高灵敏DNA传感器设计以及DNA碱基错配点识别等方面有着广泛的应用。对于不同的研究对象应构建性能适合的DNA单层,以满足研究需要。为了可控构建DNA单层,应理解不同因素对金表面上DNA单层性能的影响。本文从金表面状况、DNA特性以及周围环境三个方面对金表面上巯基化DNA单层性能的影响因素研究进行了系统综述。     

Au@Pt纳米粒子单层膜对甲醇氧化的电催化性能及SERS研究

通过种子生长法合成Au@Pt核壳结构纳米粒子,采用两相成膜法制备单层粒子膜,并转移获得Au@Pt核壳纳米粒子单层膜电极,该电极表面纳米粒子分布均匀,具有较大的比表面,对甲醇的氧化具有较好的电催化活性.研究表明,利用内核Au的长程电磁场增强效应,该单层膜表现出均匀且优良的表面增强拉曼散射(SERS)活性,适合作为基底在分子水平上研究表面的吸附和反应.获得了Au@Pt核壳纳米粒子单层膜表面甲醇电催化氧化过程的SERS光谱,为深入分析表面反应机理提供了实验依据.     

分级骨架和多层的Pt-Ni纳米晶体用于高效氧还原和甲醇氧化反应

燃料电池是电动汽车和电子设备最有前途的清洁能源之一.Pt催化剂在氧还原反应(ORR)和甲醇氧化反应(MOR)中的电催化性能对电池系统的能源效率和电池的价格起着至关重要的作用,因此设计高效的电催化剂以最大限度地提高铂的利用率,从而增强电催化效果、降低成本,已经成为燃料电池发展的一个重要方向.早期的研究表明,铂基催化剂可以有效地提高电催化性能,并且它们的组成和形貌被认为是影响催化剂活性的两个关键因素.至今,已合成出各种各样的Pt基催化剂,如Pt-Pb/Pt核壳纳米盘、Pt3Co凹面立方体、Pt-Cu-Rh纳米笼、Pt-Pd纳米枝晶等,其中纳米枝晶结构的催化剂表现出很好的氧还原性能,其高效的催化活性被认为是暴露出的较高的比表面积促进了电子转移以及拥有较多的Pt活性位点.本文采用简单的溶剂热法合成了具有大比表面积的Pt-Ni分层骨架结构(Pt-Ni HSNs)催化剂,为了验证反应物所起的作用,通过收集不同反应时间下的产物和控制单一变量,我们发现在合成配方中加入H2SO4是此类Pt-Ni纳米晶体成功生长的关键触发因素.在H2SO4的诱导下,Pt和Ni原子倾向于沉积在(111)面,促使Pt-Ni合金沿晶面方向生长为八面体结构,在此过程中发生了粒子自组装成长以及相分离过程,最后我们用酸蚀法制造了Pt-Ni HSNs,并通过TEM,XRD和XPS表征其微观结构及组成,证实了Pt-Ni HSNs已经形成合金结构.在酸性条件下,Pt-Ni HSNs在ORR反应中展示出比商业Pt/C更好的活性.在0.9 V时的质量活性为1.25 A mgpt–1,是商业Pt/C质量活性的8.9倍,并且在10000圈的耐久性测试中,Pt-Ni HSNs的质量活性仅仅损失了21.6％,远低于Pt/C损失的活性比例.Tafel曲线和旋转环盘测试结果表明,Pt-Ni HSNs在ORR反应中发生的是4电子过程,证实了它的高活性.另外,在酸性溶液中,Pt-Ni HSNs表现出了比商业Pt/C更好的MOR催化活性,且抗CO中毒能力更强.这可归因于两点:(1)Pt-Ni HSNs是由多个小颗粒组装而成,大大提高了与电解液的接触面积;(2)它独特的骨架结构减少了颗粒间团聚的可能性,有利于质子的转移.本文为设计先进的铂基电催化剂提供了一种新的自组装方法.     

分级骨架和多层的Pt-Ni纳米晶体用于高效氧还原和甲醇氧化反应

燃料电池是电动汽车和电子设备最有前途的清洁能源之一.Pt催化剂在氧还原反应(ORR)和甲醇氧化反应(MOR)中的电催化性能对电池系统的能源效率和电池的价格起着至关重要的作用,因此设计高效的电催化剂以最大限度地提高铂的利用率,从而增强电催化效果、降低成本,已经成为燃料电池发展的一个重要方向.早期的研究表明,铂基催化剂可以有效地提高电催化性能,并且它们的组成和形貌被认为是影响催化剂活性的两个关键因素.至今,已合成出各种各样的Pt基催化剂,如Pt-Pb/Pt核壳纳米盘、Pt3Co凹面立方体、Pt-Cu-Rh纳米笼、Pt-Pd纳米枝晶等,其中纳米枝晶结构的催化剂表现出很好的氧还原性能,其高效的催化活性被认为是暴露出的较高的比表面积促进了电子转移以及拥有较多的Pt活性位点.本文采用简单的溶剂热法合成了具有大比表面积的Pt-Ni分层骨架结构(Pt-Ni HSNs)催化剂,为了验证反应物所起的作用,通过收集不同反应时间下的产物和控制单一变量,我们发现在合成配方中加入H2SO4是此类Pt-Ni纳米晶体成功生长的关键触发因素.在H2SO4的诱导下,Pt和Ni原子倾向于沉积在(111)面,促使Pt-Ni合金沿晶面方向生长为八面体结构,在此过程中发生了粒子自组装成长以及相分离过程,最后我们用酸蚀法制造了Pt-Ni HSNs,并通过TEM,XRD和XPS表征其微观结构及组成,证实了Pt-Ni HSNs已经形成合金结构.在酸性条件下,Pt-Ni HSNs在ORR反应中展示出比商业Pt/C更好的活性.在0.9 V时的质量活性为1.25 A mgpt–1,是商业Pt/C质量活性的8.9倍,并且在10000圈的耐久性测试中,Pt-Ni HSNs的质量活性仅仅损失了21.6％,远低于Pt/C损失的活性比例.Tafel曲线和旋转环盘测试结果表明,Pt-Ni HSNs在ORR反应中发生的是4电子过程,证实了它的高活性.另外,在酸性溶液中,Pt-Ni HSNs表现出了比商业Pt/C更好的MOR催化活性,且抗CO中毒能力更强.这可归因于两点:(1)Pt-Ni HSNs是由多个小颗粒组装而成,大大提高了与电解液的接触面积;(2)它独特的骨架结构减少了颗粒间团聚的可能性,有利于质子的转移.本文为设计先进的铂基电催化剂提供了一种新的自组装方法.     

吡咯烷二硫代氨基甲酸铵自组装膜对铜的缓蚀作用

吡咯烷二硫代氨基甲酸铵(APDTC)是一种环境友好型金属缓蚀剂, 以其在铜表面制备了自组装单分子膜(SAMs), 用电化学方法研究在0.5 mol·L-1 HCl介质中APDTC SAMs对铜的缓蚀作用及其吸附行为. 结果表明, APDTC分子易在铜表面形成稳定的APDTC SAMs, 改变了电极表面的双电层结构, SAMs同时抑制了铜的阳极氧化过程和阴极还原过程, 铜电极的电荷转移电阻明显提高, 双电层电容明显降低. 电化学阻抗和极化曲线测试结果显示, 在0.5 mol·L-1 HCl介质中, 铜表面APDTC SAMs表现出良好的缓蚀效果. 研究结果还表明, APDTC的吸附行为符合Langmuir吸附等温式, 吸附机理是介于化学吸附和物理吸附之间的一种吸附.     

Th-GSH单层膜修饰电极和多巴胺的准可逆响应

在谷胱甘肽 (GSH)自组装膜 (SAM )修饰的金电极表面共价固定硫堇 (Th)分子 ,研究其电化学性质及相关应用 ,发现该电极对多巴胺 (DO)有准可逆响应 .利用多巴胺的还原峰可在较高浓度的抗环血酸 (AA)存在条件下 (10 0倍 )对多巴胺进行检测 ,线性响应范围为 1.0～ 30 0 μmol·L- 1.     

铜表面二硫代氨基甲酸改性葡萄糖自组装膜的缓蚀作用

合成了一种环境友好型的缓蚀剂--二硫代氨基甲酸改性葡萄糖（DTCG）。 采用该缓蚀剂在铜表面制备了自组装膜,并运用电化学阻抗谱、极化曲线方法研究了该膜在3%NaCl溶液中对铜的缓蚀性能。 研究结果表明,DTCG自组装膜对铜有良好的缓蚀效果,在自组装时间为4 h、自组装浓度为120 mg/L的缓蚀效率接近于97%。 量子化学计算结果也证明了DTCG具有优异的缓蚀性能。     

硫醇分子链长对氧化还原自组装多层膜电化学行为影响的初步研究(英文)

以烷基硫醇和二茂铁衍生物构建的氧化-还原自组装多层膜为模型体系,研究烷基硫醇分子链长对多层膜电化学行为的影响.实验表明,二茂铁基团和电极之间的电子传递反应速率随两者距离的增加呈现指数级下降的趋势;烷基硫醇分子链长对自组装膜电化学行为的影响于不同情况下表现不同.本实验条件下,当多层膜上的电活性基团与电极比较接近时,长链分子自组装膜呈现较强的电化学响应.而当电极与电活性基团之间的距离较远时,短链烷基硫醇分子自组装膜呈现较强的电化学响应.     

席夫碱自组装单分子膜的电化学行为

利用自组装技术将席夫碱硫醇衍生物在金表面形成自组装单分子膜,并初步研究了此自组装单分子膜的电化学行为,发现该席夫碱分子在0.1 mol•L－1的KCl溶液中具有电化学不可逆氧化还原行为，且随着自组装时间的增加表观电极反应速率常数值显著减小,最后减小为0,并对此进行了解释.