超重力强化作用下交替层状自组装过程的研究

摘要

交替层状自组装(layer-by-layer self-assembly)是制备层状多层膜的重要方法，此种成膜方法具有操作简单、环保、适合于多种基底表面多层膜的制备等特点。在近二三十年里，交替层状自组装得到了越来越多的重视，多种多样的成膜推动力和构筑基元的发现和研究，使交替层状自组装技术成为一种重要的成膜技术。但是，传统的交替层状自组装技术是采用基底浸泡的方式进行组装的，具有耗时长的缺点。为了推进交替层状自组装成膜技术的广泛引用，组装过程耗时长的缺点是亟待解决的问题。
　　 在本论文中，我们通过对超重力设备的和组装过程的设计，将超重力技术引入到传统的交替层状自组装过程里面，首次提出一种快速制备多层膜的方法:超重力-交替层状自组装技术。
　　 本论文首先选用纳米粒子和聚电解质作为构筑基元，以配位键作用为成膜推动力，对超重力环境下的组装过程进行研究。通过对以上构筑基元的吸附动力学曲线、多层膜组装关系、单层膜表面形貌等数据的比较和研究，证实超重力-交替层状自组装技术是一种可以实现纳米粒子和聚电解质的快速组装的方法，并总结出此种新的方法是以加速构筑基元在基底表面上的扩散过程实现快速组装的作用机理。
　　 另外，本论文又选用多种聚电解质、纳米粒子和有机小分子作为构筑基元，以静电作用、氢键作用和配位键作用为成膜推动力，对超重力-交替层状自组装过程进行研究。实验证实超重力-交替层状自组装技术可以适用于以配位键作用、静电作用和氢键作用为成膜推动力的成膜过程，是具有普适性的快速制备层状多层膜的新方法。而且，对于以聚电解质和有机小分子为构筑基元的体系，超重力-交替层状自组装技术可以制备表面粗糙度更低的层状多层膜，具有更高的成膜效率。超重力-交替层状自组装技术的提出，不仅解决了传统交替层状自组装技术耗费时间长的缺点，而且为传统化学和商业工业化生产相互结合发展提供了新思路。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 超分子化学

1．2 交替层状自组装

1．2．1 交替层状自组装

1．2．2 交替层状自组装中构筑基元的发展

1．2．3 交替层状自组装中成膜推动力的研究

1．2．4 交替层状自组装的应用前景

1．3 快速交替层状自组装的介绍

1．3．1 旋涂交替层状自组装技术

1．3．2 喷涂交替层状自组装技术

1．3．3 旋涂-喷涂交替层状自组装

1．3．4 动态交替层状自组装

1．3．5 卷状交替层状自组装

1．3．6 电场定向交替层状自组装

1．3．7 去湿交替层状自组装

1．3．8 搅拌-浸泡交替层状自组装

1．4 超重力技术

第二章 课题的意义与方案

2．1 选题目的

2．2 课题方案

第三章 基于配位键的超重力-交替层状自组装的研究

3．1 本章引论

3．2 药品和仪器

3．2．1 药品

3．2．2 仪器

3．2．3 本章符号表

3．3 实验步骤

3．3．1 基底修饰

3．3．2 测定不同构筑基元的吸附动力学曲线

3．3．3 组装制备多层膜

3．3．4 多层膜的表面形貌

3．4 结果与讨论

3．4．1 不同浓度的氧化锌纳米粒子的乙醇分散液的吸附动力学曲线

3．4．2 不同组装方法的氧化锌纳米粒子的乙醇分散液的吸附动力学曲线

3．4．3 氧化锌纳米粒子的吸附动力学曲线的数学模拟

3．4．4 单层PEI／ZnONPs膜的表面形貌

3．4．5 (PEI／ZnONPs)s多层膜的连续组装

3．4．6 超重力-交替层状自组装过程原理分析

3．4．7 不同转速条件下，ZnO纳米粒子分散液饱和吸附时间曲线

3．4．8 (PEI／ITONPs)s多层膜的连续组装

3．4．9 (PEI／ITONPs)s多层膜的表面形貌

3．5 本章小结

第四章 基于静电作用的超重力-交替层状自组装的研究

4．1 本章引论

4．2 药品和仪器

4．2．1 药品

4．2．2 仪器

4．2．3 本章符号表

4．3 实验步骤

4．3．1 基底修饰

4．3．2 合成金纳米粒子分散液

4．3．3 测定不同构筑基元的测定吸附动力学

4．3．4 组装制备多层膜

4．3．5 测定多层膜的表面形貌

4．4 结果与讨论

4．4．1 PAH-Por混合溶液的吸附动力学曲线

4．4．2 (PAA／PAH-Por)6多层膜的连续组装

4．4．3 (PAA／PAH-Por)6多层膜的表面形貌

4．4．4 金纳米粒子分散液的吸附动力学曲线

4．4．5 (PDDA／AuNPs)6多层膜的连续组装

4．4．6 单层PDDA／AuNPs膜的表面形貌

4．4．7 (PDDA／PSS)20多层膜的表面形貌

4．5 本章小结

第五章 基于氢键作用的超重力-交替层状自组装的研究

5．1 本章引论

5．2 药品与仪器

5．2．1 药品

5．2．2 仪器

5．2．3 本章符号表

5．3 实验步骤

5．3．1 基底修饰

5．3．2 测定不同构筑基元的测定吸附动力学

5．3．3 测定不同构筑基元的测定解吸附动力学

5．3．4 组装制备多层膜

5．3．5 检测多层膜的表面形貌

5．4 结果与讨论

5．4．1 不同浓度Por乙醇溶液的吸附动力学曲线

5．4．2 不同浓度Por乙醇溶液的解吸附动力学曲线

5．4．3 (PEI／Por)s多层膜的连续组装

5．4．4 (PEI／Por)s多层膜的表面形貌

5．5 本章小结

第六章 结论

6．1 结论

6．2 发展前景

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者及导师简介