聚合物/无机纳米粒子自组装复合膜的制备与应用

对聚合物/无机纳米粒子二维自组装复合膜的制备方法进行了系统地分类阐述,在详细介绍各种方法的特点的基础上比较了它们各自的优缺点.并简述了这类复合膜在应用方面的最新研究成果.     

有机-无机杂化中孔材料研究进展

描述了有机－无机杂化中孔材料的合成方法，对其在催化、吸附和光学等方面的应用做了评述，并对将来的发展趋势做了展望。     

纳米多孔金薄膜的表面等离子体共振传感特性

对淀积在玻璃衬底上厚度约60 nm的金银合金溅射薄膜进行硝酸腐蚀脱银处理, 得到纳米多孔金薄膜. 利用自建的波长检测型表面等离子体共振(SPR)传感装置研究了腐蚀时间对纳米多孔金薄膜SPR特性的影响, 结果发现纳米多孔金薄膜与水溶液接触后在400-900 nm光谱范围内不具有SPR效应, 而当薄膜置于空气中时会产生明显的传播等离子体共振吸收峰, 其共振波长随腐蚀时间增加逐渐红移. 纳米多孔金薄膜在空气气氛中的SPR效应使其能够用于原位监测气相分子在孔内的吸附, 还可对在液相中吸附的生化分子进行离位测试. 本文对L-谷胱甘肽、L-半胱氨酸、2-氨基乙硫醇三种含巯基的生化小分子在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了离位分析, 结果表明与传统的致密金薄膜SPR芯片比较, 纳米多孔金薄膜对这些分子显示出更高的灵敏度和更低的检测下限, 这归功于多孔金的大比表面积使其能够吸附大量的生化小分子. 实验还对乙醇蒸气在纳米多孔金薄膜内的吸附进行了原位监测, 发现吸附平衡所用时间较长, 约为160 min.     

新型有机-无机纳米复合粒子的制备及其固定化漆酶研究

制备了四氨基酞菁钴(CoTAPc)-Fe3O4纳米复合粒子, 用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)、场发射扫描电镜(FEG-SEM)及振动样品磁强计等对其进行了表征. 结果表明, 形成了CoTAPc包覆在Fe3O4纳米粒子表面的纳米复合粒子. 粒子呈现不规则球形, 平均粒径为70 nm, 矫顽力为316.4 A/m, 接近超顺磁性. 以此纳米复合粒子作为载体, 通过交联法固定漆酶, 固定化酶最适反应温度为45 ℃, 最适pH为3; 固定化酶比游离酶具有更好的热稳定性、贮存稳定性及操作稳定性, 且易于分离.     

TiO2/SiO2/CeO2复合纳米薄膜超亲水性能的研究

采用溶胶凝胶法在载玻片表面制备了均匀透明的TiO2-SiO2-CeO2超亲水性薄膜，并用X射线衍射、傅立叶红外光谱、紫外-可见分光光度计研究了SiO2及稀土铈添加对TiO2薄膜表面特征及超亲水性能的影响。结果表明，Ti02-SiO2-CeO2薄膜亲水性能及亲水持续效应显著提高。实验中掺杂的铈是以三价离子态引入的，由于Ce^3 在高温下很容易氧化，故在薄膜中铈主要以四价态形式存在。Ce^4 在光激发下很容易捕获光生电子生成Ce^3 离子，光生空穴则与表面氧离子反应形成氧空位，而氧空位对亲水性的提高具有关键作用。添加SiO2后，薄膜表面的羟基含量增加，这主要是由于TiO2与SiO2复合在表面形成Lewis酸所致。表面稳定的羟基可使亲水性在暗中保持较长时间，因而亲水持续效应提高。添加SiO2及稀土铈后，薄膜中TiO2晶粒尺寸变小，量子效应增强，这也导致亲水性提高。因此添加稀土铈及SiO2后，薄膜表面的氧空穴增多，薄膜的超亲水性及亲水持续效应提高。     

Electrochemically‐Induced Deposition of Amine‐Functionalized Silica Films on Gold Electrodes and Application to Cu(II) Detection in (Hydro)Alcoholic Medium

Well‐adherent amine‐functionalized porous silica films have been deposited on gold electrodes by combining the self‐assembly technology, the sol–gel process, and the electrochemical modulation of pH at the electrode/solution interface. A partial self‐assembled monolayer of mercaptopropyl‐trimethoxysilane (MPTMS) was first formed on disposable gold electrodes from recordable CDs (Au‐CDtrodes). The so pretreated MPTMS‐Au‐CDtrodes were immersed in a stable sol solution (pH 3) containing (3‐aminopropyl)‐triethoxysilane (APTES) and tetraethoxysilane (TEOS). Polycondensation of the APTES and TEOS precursors was then achieved by applying a negative potential for a given period of time to generate a local pH increase at the electrode/solution interface and promote the deposition of the amine functionalized silica film adhering well to the electrode surface owing to the MPTMS monolayer acting somewhat as a “molecular glue”. Various parameters affecting the electrodeposition process have been studied and the film permeability to redox probes in solution was characterized by cyclic voltammetry. The amine‐functionalized silica film electrodes were then applied to the preconcentration of copper(II) species prior to their electrochemical detection by anodic stripping differential pulse voltammetry. Getting high sensitivity has however required the application of an electrochemical pre‐activation step as the majority of the organo‐functional groups were in the form of ammonium moieties (because the film was prepared from an acidic sol). This was achieved by applying a sufficiently negative potential to the electrode surface to reduce protons and increase consequently the amine‐to‐ammonium ratio within the film and, thus, the efficiency of the precocentration process. The resulting device was then optimized for copper(II) determination in hydroalcoholic medium, giving rise to a linear response in the 0.1–10 μM concentration range.     

有机-无机复合质子交换膜的制备与界面特性

有机-无机复合质子交换膜的开发是燃料电池用质子交换膜的一个重要研究方向,本文综述了有机-无机复合质子交换膜的制备方法,分析了两相之间的界面特性,并对这种复合膜的研究前景进行了展望.     

一维轴向有机无机异质结肖特基二极管的制备及性能研究

一维有机无机杂化材料的制备一直以来是难点问题, 其不同组分间协同产生的新颖性能及广泛应用前景, 使其成为近年来研究热点. 通过多孔氧化铝模板辅助分步电化学沉积方法, 成功设计和制备了有机导电聚合物聚3,4-乙撑二氧噻吩[poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT]和无机金属银(Ag)的分段式纳米线. 使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征. 采用顶端接触上电极的方式, 研究了单根PEDOT纳米线和单根PEDOT-Ag异质结纳米线的伏安特性曲线. 结果表明, 单根异质结纳米线展现出肖特基二极管行为, 正向开启电压为0.3 V, 反向击穿电压为1.5 V, 正向开启后电流达到微安数量级.     

Preparation of Nanoparticles of Bipyridineruthenium and Silicotungstate and Application as Electrochemiluminescence Sensor

The novel nanoparticles, [Ru(bpy)₃]₂SiW₁₂O₄₀?2 H₂O, were firstly synthesized and characterized by elemental analysis, IR, and TEM. The nanoparticles were used to fabricate a chemically modified carbon paste electrode (CPE) by dispersing nanoparticles and graphite powder in silicone grease. Thus‐prepared CPE shows bifunctional electrocatalytic activities towards the reduction of nitrite and the oxidation of oxalate, and exhibits sensitive electrochemiluminescence (ECL). The modified CPE has high stability and excellent repeatability owing to the insolubility and homogeneous disperses of the nanoparticles. The nanoparticles modified CPE may open a way to be used as solid electrochemical sensor for both ECL and electrocatalysis in practical applications.     

纳米Au-TiO2复合薄膜的溶胶-凝胶法制备、表征和性能

用溶胶-凝胶法制备了纳米Au-TiO₂复合薄膜.X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜、紫外-可见光谱及摩擦磨损实验研究表明,复合薄膜均匀致密,Au以纳米晶粒形式均匀、不连续分散镶嵌于TiO₂基体中,纳米Au粒径为14～25nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收,吸收峰位置和强度与烧结温度和金的添加量有关;复合薄膜具有良好的抗磨减摩性能,在1N负荷下,摩尔分数为5%的Au-TiO₂薄膜的摩擦系数仅为0.09～0.10,耐磨寿命多于2000滑动周次.     

Carbon Nanotubes/Poly(1,2‐diaminobenzene) Nanoporous Composite Film Electrode Prepared by Multipulse Potentiostatic Electropolymerisation and Its Application to Determination of Trace Heavy Metal Ions

A novel method for the fabrication of carbon nanotubes/poly(1,2‐diaminobenzene) nanoporous composite based electrode was proposed. By multipulse potentiostatic electropolymerization, the multi‐walled carbon nanotubes (MWNTs) and poly(1,2‐diaminobenzene) were deposited simultaneously on the electrode surface. Compared with the composite prepared by the traditional potentiodynamic method, the composite synthesized by multipulse potentiostatic method has a unique nanoporous structure, exhibits excellent conductivity and better environmental stability. The surface of the resulting electrode was characterized with scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The nanoporous composite film modified glassy carbon electrode was also used successfully for the simultaneously voltammetric determination of trace level of Cd²⁺ and Cu²⁺ at first‐time. Under the optimal conditions, the determination limits of 0.25 and 0.33 ppb for Cd²⁺ and Cu²⁺ were obtained, respectively. The calibration graphs were linear in the concentration range of 5–100 ppb. The electrode system provides an excellent platform for ultra sensitive electrochemical sensors for chemical and biological sensing.     

聚丙烯酸酯/无机氧化物型杂化材料的合成与应用

从硅烷偶联剂改性有机相的基本反应原理出发,综述了聚丙烯酸酯/无机氧化物型杂化材料的主要制备方法及其优缺点,讨论了无机氧化物对这类材料的热性能、阻燃性、机械性能等方面的影响,展望了这些材料作为涂料、功能膜、生物材料以及光电材料的应用前景.     

SPI/S-BEA复合质子交换膜的制备及电池性能

通过在磺化聚酰亚胺(SPI)中加入具有高温保水功能的无机纳米粒子磺化多孔沸石(S-BEA)制备SPI/S-BEA复合质子交换膜(PEM).扫描电镜显示当S-BEA含量为10％时(H1),无机颗粒较为均一的分散在SPI PEM中,当S-BEA的含量提高到20％时(H2),无机颗粒团聚增多,可明显观察到有机/无机宏观相分离界面.SPI/S-BEA复合PEM H1的离子交换容量(IEC)较SPI PEM M1下降了12％,由于S-BEA粒子的存在,吸水率并未有下降,膜中单位磺酸基团的水分子摩尔数从原来的23提高到10％杂化量时的26.由于无机颗粒表面的羟基和高分子链的氢键作用,复合PEM在干燥和润湿环境下的尺寸变化并无明显增加,且保持良好的机械性能.适量加入S-BEA的复合PEM的IEC值虽然有所下降,但低湿度下的质子传导率并未明显降低.当S-BEA含量达到20％时,其明显的宏观相分离界面不利于质子在膜内的有效传导,质子传导率有所下降.燃料电池性能测试表明,在90℃下,SPI/S-BEA复合PEM H1与SPI PEM M1相比较并未有明显的提高.当电池温度提高到110 ℃后,由于无机粒子S-BEA的高温保水性能,复合PEM的电池性能要明显好于SPI PEM,如H1电池最大输出功率为0.61 W cm-2,相对M1提高了30％.     

纳米多孔金膜表面等离子体共振效应的理论分析和传感应用

纳米多孔金膜(NPGF)化学和热力学稳定性好,比表面积大,具有显著的表面等离子体共振(SPR)效应,适宜于用作SPR生化传感芯片。本文对NPGF的SPR效应进行了理论分析,得到了在NPGF/空气界面传播的表面等离子体色散曲线,获得了优化NPGF-SPR传感性能所需的最佳薄膜厚度约为60nm;在此基础上利用溅射沉积-化学脱合金两步法在玻璃基板上制备出大面积均匀的超薄NPGF,采用Krestchmann棱镜耦合结构测试了NPGF在可见-近红外波段的SPR共振光谱及其传感特性,通过利用菲涅耳公式并结合Bruggeman介电常数近似理论对测得的共振波长进行拟合,得出NPGF的孔隙率约为0.38。未经修饰的NPGF是亲水薄膜,能够有效富集水中的双酚A,使得NPGF-SPR传感器对双酚A的探测下限达到5nmol?L~(-1);经过疏水化处理后,NPGF对非极性苯并芘分子的富集能力获得显著增强,使得传感器对苯并芘的探测下限达到1 nmol?L~(-1)。     

聚烯丙醇/SiO2有机无机杂化材料的研究

制备;溶胶-凝胶工艺;聚烯丙醇/SiO2有机无机杂化材料的研究     

聚合物基无机纳米复合材料的制备方法Ⅰ.原位生成法

无机纳米颗粒因其巨大的表面能有很强的团聚趋势,用常规复合方法难以制得聚合物基无机纳米复合材料。本文对聚合物基无机纳米复合材料的复合形式和制备方法进行了探讨,分为两篇对原位生成法,直接分散法,同时形成法的原理和方法进行综论。本篇主要讨论原位生成法的基本原理,关键技术和制备过程。     

有序分子膜技术在无机超薄膜制备中的应用

本文以LB技术、自组装技术、SILAR方法为例简要介绍了近年来有序分子膜技术在无机超薄膜构筑方面的应用。并对其今后的发展进行了展望。     

六苯基硅烷-聚乙烯醇荧光复合薄膜的制备及传感性能

以聚乙烯醇(PVA) 高分子凝胶薄膜为基质, 将有机小分子发光染料六苯基硅烷(HPS) 纳米粒子掺杂到PVA薄膜内, 利用HPS的聚集诱导发射效应和凝胶薄膜的基质效应制备得到一种新型荧光薄膜. 扫描电子显微镜观察发现该薄膜具有典型的三维网络结构; 静态荧光光谱监测表明, 薄膜荧光性能稳定, 且荧光发射来自于无定形态和结晶态的HPS纳米粒子, 其中无定形态发射居多; 传感实验表明, 该薄膜对芳香族化合物气体表现出了灵敏的传感性, 灵敏度和猝灭效率取决于有机溶剂的挥发速度和薄膜的表面结构; 结合荧光寿命测定结果和HPS纳米粒子的发光机理, 推测芳香族化合物对薄膜荧光的猝灭源自其对HPS聚集体的解聚集作用; 实验还表明, 该薄膜对此类气体的传感呈现出良好的可逆性.     

丝素-氧化石墨烯-甘油复合膜的制备及性能

采用浇铸法在丝素-甘油复合膜中添加氧化石墨烯,用以改善复合膜的综合性能,通过X射线衍射(XRD)、全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、力学万能试验机、场发射扫描电镜(FESEM)和溶失率测试等方法研究了氧化石墨烯对复合薄膜结构与性能的影响。结果表明:加入氧化石墨烯后,丝素的晶型由Silk I向SilkⅡ转变,拉伸强度提高了32%。氧化石墨烯在丝素的结晶过程中起到成核剂的作用;氧化石墨烯可以增加复合膜在37℃水溶液中的稳定性。     

石墨烯/碳纳米管复合薄膜的制备进展

石墨烯/碳纳米管复合材料具有石墨烯和碳纳米管的共同特性,它弥补了石墨烯不连续和碳纳米管网存在间隙这两方面缺点。 本文探讨了石墨烯/碳纳米管复合薄膜的制备新进展,阐述了利用自组装合成、非原位合成以及非化学合成等方法制备厚度薄、强度高和比电容高等特点的石墨烯/碳纳米管复合薄膜的方法,对石墨烯/碳纳米管复合薄膜在传感器、锂电池和超级电容器等方面的应用前景进行了展望。