Cd@C82及其衍生物的Langmuir-Blodgett薄膜的制备与性能表征

摘要

采用Langmuir-Blodgett(LB)技术在新解理的云母和氧化铟锡(ITO)基片上成功制备出富勒烯金属包合物Gd@C82及其衍生物的单层及多层Langmuir-Blodgett分子薄膜。研究获得了制备这种LB薄膜的最佳工艺条件为:以ITO或者新解理云母为基片,硬脂酸(SA)和Gd@C82的摩尔比为4:1,向上垂直提拉速度为3mm/min,镀膜过程中的亚相表面压控制为25 mN/m,亚相中加入5μmol/l的MnCl2电解质,此时LB薄膜能更好地转移到基片表面,其镀膜转移比接近1,薄膜质量较高。采用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)对所制备的纳米分子薄膜表面形貌以及元素组成进行了系统研究。AFM结果表明,与纯的Gd@C82 LB薄膜相比,辅助成膜材料SA的加入,避免了Gd@C82分子之间的相互团聚,使得Gd@C82/SA复合LB薄膜表现出更好的均一性和理想的层状结构。XPS谱中明显可以观察到氧元素、碳元素和钆元素所对应的峰,证明了薄膜中Gd@C82分子以及SA分子的存在。利用1,3偶极环加成反应,在Gd@C82外部碳笼表面进行衍生,成功得到其环加成产物。将这种Gd@C82衍生物组装成相应LB薄膜,π-A曲线和原子力显微镜(AFM)对薄膜进行表征,结果表明该衍生物LB薄膜结构稳定,具有很好的平整性和均匀性。