催化型微米马达的制备及其功能调控

发布时间：2017-10-06 18:37

  本文关键词：催化型微米马达的制备及其功能调控

  更多相关文章： 螺吡喃修饰 光致可逆自组装 Au-WO_3@C微米马达 自扩散泳 光催化

【摘要】：化学催化型马达是一种能通过化学催化反应,将化学燃料的化学能转换为机械动能,从而自行运动的微/纳米尺寸的器件。在过去的几十年间,科学家们对微纳马达越来越感兴趣,最开始对微纳马达的研究最初主要集中在概念上,但是随着对微纳马达运动机理的进一步理解,科学家们制备了各种尺寸小到微米级或者纳米级的,形状各异的,如管状的,线状的,球状的,螺旋状的人造微纳马达,并且新驱动能源的发现和用生物/化学受体修饰微纳马达的技术的发展,使得对微纳马达的研究得到迅猛发展,特别是在一些特定领域的应用,比如生物医学,环境监测和环境修复。可控自组装和微米马达的运动相结合拓展了微米马达在很多领域中潜在的应用。在第二章中,我们制备了螺吡喃修饰的Pt-SiO2微米马达,这种微米马达能在H2O2的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和H2O的混合溶液中(体积比1:1)快速的运动。我们证明了螺吡喃修饰的Pt-SiO2微米马达在紫外光(λ=365 nm)照射下能够实现动态自组装,由于MC构型的螺吡喃基团之间的静电吸引和π-π堆积作用,并且在绿光(λ=520 nm)照射下能很快的解组装。而且,形成的微米马达组装体能够在H2O2溶液中以不同的运动形式运动并且保持稳定。这个工作不仅为拓展微米马达的潜在应用提供了一个新的方法,也为微米马达的可控制组装奠定了科学基础。在第三章中,我们介绍了一种在监测和快速光降解燃料的光驱动的Au-WO3@C微米马达。这种Au-WO3@C微米马达能够在40 mW/cm2 UV光照射下以16μm/s的速度以扩散泳的机理在溶液介质中运动并且不需要添加任何额外的化学燃料。这种Au-WO3@C微米马达具有可重复的光控和长寿命两个优势。除此之外,Au-WO3@C微米马达的运动速度对极低浓度的燃料2,6-二氯靛酚钠(DCIP)和罗丹明B(RhB)具有很快的响应,由于增强的扩散泳效应,Au-WO3@C微米马达在5×10-4%的DCIP和5×10-7%的RhB溶液中速度分别达到26μm/s和29μm/s。这种Au-WO3@C微米马达基于染料的加速行为进一步确认了微米马达运动的扩散泳机理,也使得Au-WO3@C微米马达在监测和光降解水中的染料中具有巨大的应用价值。
【关键词】：螺吡喃修饰 光致可逆自组装 Au-WO_3@C微米马达 自扩散泳 光催化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.32
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 化学催化型微纳马达的运动机理10-12
• 1.2.1 气泡驱动机理的微纳马达10-11
• 1.2.2 扩散泳驱动机理的微纳马达11-12
• 1.2.3 自电泳驱动机理的微纳马达12
• 1.3 化学催化型微纳马达的驱动燃料12-18
• 1.3.1 过氧化氢燃料13-14
• 1.3.2 水燃料14-16
• 1.3.3 酸/碱燃料16-17
• 1.3.4 联氨燃料17
• 1.3.5 溴/碘燃料17-18
• 1.4 微纳马达的应用18-24
• 1.4.1 微纳马达在生物医疗领域的应用18-20
• 1.4.2 微纳马达在环境领域的应用20-24
• 第二章 螺吡喃修饰的PT-SIO_2微米马达的制备及其可逆自组装24-40
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-30
• 2.2.1 实验原料25
• 2.2.2 实验仪器25-26
• 2.2.3 螺吡喃取代十一醇（SP-C_(11)OH）的合成与表征26-28
• 2.2.4 螺吡喃修饰Pt-SiO_2微米马达的制备与表征28-29
• 2.2.5 螺吡喃修饰SiO_2粒子的紫外-可见吸收光谱的测量29
• 2.2.6 螺吡喃修饰的Pt-SiO_2 Janus马达组装/解组装视频的拍摄29-30
• 2.3 结果与讨论30-38
• 2.3.1 螺吡喃修饰的SiO_2微球30-33
• 2.3.2 螺吡喃修饰的Pt-SiO_2微米马达的组装与解组装33-38
• 2.4 本章小结38-40
• 第三章 光驱动AU-WO_3@C微米马达的制备及其在环境中的潜在应用40-58
• 3.1 引言40-42
• 3.2 实验部分42-44
• 3.2.1 实验原料42
• 3.2.2 实验仪器42-43
• 3.2.3 碳球和WO_3@C微球的合成43
• 3.2.4 Au-WO_3@C Janus微米马达的制备43
• 3.2.5 WO_3@C微球光催化活性的检测43-44
• 3.2.6 Au-WO_3@C Janus微米马达运动视频的拍摄44
• 3.3 结果与讨论44-57
• 3.3.1 WO_3@C微球的表征44-47
• 3.3.2 Au-WO_3@C Janus微米马达的表征47
• 3.3.3 Au-WO_3@C Janus微米马达在纯水中的运动47-53
• 3.3.4 Au-WO_3@C Janus微米马达在环境中的应用53-57
• 3.4 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-66
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果66-67
• 致谢67-68
• 附表68

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1 张启禄;催化型微米马达的制备及其功能调控[D];华南理工大学;2016年

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本文编号：984389