以有序多孔薄膜为模板自组装功能复合膜及其应用

发布时间：2017-09-26 10:19

  本文关键词：以有序多孔薄膜为模板自组装功能复合膜及其应用

  更多相关文章： 多孔薄膜 聚苯乙烯羧基微球 双电位阶跃法 银纳米颗粒

【摘要】：以呼吸图案法制备的蜂窝状多孔结构为模板,可以制备出具有高度有序微、纳米结构的阵列如纳米粒子阵列、微筛分离膜、响应性功能膜、微透镜阵列、超疏水模板、细胞培养模板等,具有广泛的应用前景。纳米粒子在聚合物溶液和水滴界面自组装,最终可以形成不同的纳米阵列,这种微纳米阵列依据纳米材料的结构与性质不同,可以用于传感器、催化剂、光子学和微反应器等领域。本论文详细的讨论了多孔薄膜形成的几种主要因素；成功的将PS-COOH微球填充到多孔薄膜的孔内,组成大面积的有序阵列；采用双电位阶跃法制备不同尺寸、密度的Ag纳米颗粒且在多孔薄膜上的均匀分布,初步探索Ag纳米颗粒的SERS增强效应检测福美双。本论文涉及的研究工作及主要结论有：1、采用水滴模板法以两亲性嵌段物PS-b-PAA为原料、氯仿为溶剂配制成10mg/ml的溶液制备蜂窝状有序多孔薄膜,讨论了环境温度、有机溶剂的种类以及成膜量等条件对制备蜂窝状有序多孔薄膜孔径及形貌的影响,研究了多孔薄膜的耐酸耐碱性能。结果表明,当环境温度从25℃增加到55℃,多孔薄膜的孔径在不断的增加,且更易产生开裂现象；当选取笨、CS2、氯仿等有机溶剂时,由于溶剂自身的性质,通过呼吸图案法制备多孔薄膜的表面形貌和多孔的阵列结构存在着巨大的差异。当有机溶剂的极性较低时,两亲性嵌段共聚物的亲水段和疏水段之间的相分离不明显,从而导致形成的多孔薄膜的规整性较差；当成膜量由10u1增加到70u1时,成膜液的表面张力在逐渐较小,从而也会使形成的多孔薄膜孔径增大。将多孔薄膜浸泡在强酸强碱溶液24h后,多孔薄膜的表面结构未发生变化。2、以多孔薄膜为模板,将表面带有羧基的PS微球和PS微球分别配制成2mg/ml的水和乙醇溶液,再取一定的体积加入在多孔薄膜上,等溶剂挥发完成,组成不同形貌的结构。由于PS-COOH微球表面带有负电和多孔薄膜孔内的带有负电的羧基基团在水溶液中电离产生静电作用导致相互排斥,并且水的表面张力较大难于浸透到孔内导致PS-COOH微球分布在孔外：而当选取乙醇做溶剂时,羧基在醇溶液中难电离,且乙醇的表面张力小所以PS-COOH微球更易分布在孔内；PS微球的乙醇溶液和PS-COOH微球的水溶液由于两种作用力的共同作用,则出现孔内孔外都分布的情况。研究发现随着PS-COOH浓度的增加,乙醇分散的PS-COOH仍然分散在孔内,形成有序阵列。并且将IgG抗体接在自组装的PS-COOH微球上,用于检测抗原信号。3、为了增加多孔薄膜的导电性,采用多巴胺对其表面进行修饰。以修饰后的多孔薄膜为工作电极,在三电极体系中,采用循环伏安法确定Ag+的沉积电位,然后研究形核电位、形核时间和生长时间对Ag纳米颗粒形貌尺寸以分布的影响,实验采用的硝酸银溶度为0.5mM,低于文献中采用的溶度。结果表明形核电位能够改变颗粒的尺寸、密度及均匀性。在其他条件不变的情况下,形核电位越负,Ag纳米阵列的均匀性越好,颗粒的粒径更小；形核时间越长,颗粒密度越大,当时间增加到一定时,会造成花状及分级结构的出现,；生长时间越长,Ag的密度也越来越大;这些说明了形核是一个连续形核的过程,因此延长形核时间、形核电位、生长时间,最终都将会导致Ag纳米颗粒的密度增加。4、以浓度为10-5罗丹明6G为探针分子,研究了不同类型Ag复合多孔薄膜的拉曼增强效果。结果表明随着形核时间、形核电位、生长时间的增加,制备的Ag复合多孔薄膜对罗丹明6G的增强效果随之增强,并这种SERS增强基底测量农药福美双。
【关键词】：多孔薄膜 聚苯乙烯羧基微球 双电位阶跃法 银纳米颗粒
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 背景9-10
• 1.2 蜂窝状有序多孔结构的形成机理10-11
• 1.2.1 呼吸图(Breath Figures)现象10
• 1.2.2 蜂窝状有序多孔结构的形成机理10-11
• 1.3 电化学法制备Ag纳米颗粒11-12
• 1.4 自组装及其机理研究现状12-13
• 1.4.1 自组装的概念、特点以及分类12
• 1.4.2 自组装过程中的尺度12
• 1.4.3 自组装与纳米材料制备12-13
• 1.4.4 自组装的机理研究现状13
• 1.5 多孔薄膜的功能化及其应用13-17
• 1.5.1 膜的稳定性改性13-14
• 1.5.2 超疏水薄膜的制备与应用14-15
• 1.5.3 微筛分离膜的制备与应用15
• 1.5.4 响应性功能膜的制备与应用15
• 1.5.5 相分离功能膜的制备与应用15
• 1.5.6 微纳米阵列的制备15-16
• 1.5.7 微透镜阵列16
• 1.5.8 细胞培养模板16-17
• 1.5.9 新能源材料17
• 1.5.10 光电应用17
• 1.5.11 传感和催化17
• 1.6 论文选题意义和创新点17-18
• 1.7 论文的主要研究内容18-19
• 第二章 静态呼吸图法制备蜂窝状有序多孔薄膜19-31
• 2.1 前言19
• 2.2 实验部分19-20
• 2.2.1 原料与精制19-20
• 2.2.2 分析与测试20
• 2.2.3 利用静态呼吸图法制备蜂窝状有序多孔薄膜的过程20
• 2.3 结果与讨论20-30
• 2.3.1 环境温度对蜂窝状有序多孔薄膜的孔形态以及孔径的影响21-24
• 2.3.2 有机溶剂的性质对蜂窝状有序多孔薄膜的孔形态以及孔径的影响24-26
• 2.3.3 成膜量对蜂窝状有序多孔薄膜的孔形态以及孔径的影响26-29
• 2.3.4 蜂窝状有序多孔薄膜的酸碱稳定性29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 PS-COOH微球自组装复合膜及检测抗原信号31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 实验部分31-33
• 3.2.1 主要原料和试剂31-32
• 3.2.2 实验仪器及生产厂家32
• 3.2.3 测试仪器32
• 3.2.4 PS-COOH微球表面羧基密度的测定32
• 3.2.5 PS-COOH微球表面Zeta电位的测试32-33
• 3.2.6 单分散PS-COOH微球的分散33
• 3.2.7 PS-COOH微球在多孔薄膜上的自组装33
• 3.3 结果与讨论33-38
• 3.3.1 接触角的测量33-34
• 3.3.2 Zeta电位的测量34
• 3.3.3 PS-COOH微球分散在乙醇和水中在多孔薄膜上的自组装34-35
• 3.3.4 PS-COOH微球在乙醇随着多孔薄膜孔径的增大在其上的自组装35-36
• 3.3.5 不同放大倍数下PS-COOH微球在多孔膜孔内分布图36-37
• 3.3.6 乙醇分散中随着PS-COOH微球浓度增大,在多孔薄膜分布情况37-38
• 3.4 羧基微球上抗体的固定38-39
• 3.5 阵列结构自组装PS-COOH微球检测抗原信号39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 Ag纳米粒子自组装复合膜及SERS检测福美双41-54
• 4.1 前言41
• 4.2 实验部分41-44
• 4.2.1 原料与试剂41
• 4.2.2 实验仪器及生产厂家41-42
• 4.2.3 分析与测试42
• 4.2.4 以多巴胺修饰导电玻璃上的多孔薄膜42
• 4.2.5 Ag前躯体电解质溶液的配制42
• 4.2.6 饱和盐桥的制备42-43
• 4.2.7 ITO导电玻璃的清洗43
• 4.2.8 Ag纳米颗粒薄膜的制备43-44
• 4.3 结果与讨论44-52
• 4.3.1 形核电位对Ag纳米颗粒形貌的影响44-47
• 4.3.2 形核时间对Ag纳米顺粒形貌的影响47-49
• 4.3.3 生长时间对Ag纳米颖粒形貌的影响49-52
• 4.4 银复合多孔薄膜检测福美双52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 结论与展望54-56
• 5.1 结论54-55
• 5.2 展望55-56
• 参考文献56-65
• 攻读硕士期间的学术成果65-66
• 致谢66-67

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