文档介绍：金纳米粒子二维有序膜的合成与表征
姚柳
(常熟理工学院化学与材料工程系04材料2班常熟 215500)
摘要
改变纳米金的量、滑障速度和表面压力在ITO导电玻璃上拉膜,通过对膜的电化学表征,一般采用循环伏按图和交流阻抗,确定最佳LB膜。通过电子显微镜观察ITO导电玻璃、有LB膜的导电玻璃和膜上有血红蛋白的ITO导电玻璃,发现镀上血红蛋白的含有纳米金的ITO导电玻璃的表面更加粗糙,这样有利于电子的转移。在不同的pH值、扫描速度和测量对H2O2的催化来对有血红蛋白的纳米金膜进行电化学表征,用计时电流法发现在pH=7的缓冲溶液中,H2O2 ×10-5-×10-4mol/L浓度范围内,其浓度与还原峰电流呈良好线性关系。
关键词:LB膜、纳米金、交流阻抗、循环伏安、合成、表征
近年来, Langmuir - Blodgett (LB) 技术深受国际科技界的广泛重视。LB 技术[1 ]是一种人为控制特殊吸附的方法, 将具有脂肪链疏水基团的双亲分子溶于挥发性溶剂中, 通过垒控制表面压, 溶质分子便在气/ 液界面形成二维排列有序的单分子膜,即Langmuir 膜(L 膜) 。用提拉装置将不溶物单分子膜转移到固体基板上, 组建成单分子或多分子膜,即Langmuir - Blodgett 膜。它是由两亲分子在固体基片上以垂直于基片表面的方式堆砌形成的规整有序的多层分子膜。
LB膜的特点
LB 膜因具有如下特点而倍受人们的重视: 1) 超薄且厚度准确控制, 这种纳米级的薄膜满足现代电子学器件和光学器件的尺寸要求; 2) 膜中分子排列高度有序且各向异性, 使之可根据需要设计、实现分子水平上的组装; 3) 制膜条件温和, 操作简单。因而,LB 膜在发展新型光电子材料, 模拟生物膜的功能和制备分子电子器件等方面表现出广阔的应用前景[ 2 ]。
近年来,LB 膜技术有了相当大的发展, 由LB 膜功能体系所实现的分子尺度上的装配已经成为高新科学技术发展中的一个热点。
LB膜的研究现状
能形成LB 膜的材料大都是表面活性剂分子,即两亲分子。现代LB 膜研究的重要目的之一是制备功能化和器件化的LB 膜, 因而, 将具有特殊光、电、磁、热等性质的过渡金属配合物组装到LB 膜中将产生具有预期厚度和预期分子排列的功能超薄膜[ 2 ]。
近年来, 大量功能化的两亲配合物和两亲聚合物材料被合成, 并对它们之间在结构上进行了巧妙的组合与互补。其中一类是用LB 膜作电致发光(EL ) 器件的发光层[ 3]。图1 为作者等[ 4]用二[N -十六烷基-8-羟基-2-喹啉甲酰胺]合镉[Cd (HQ ) 2 ]的LB 膜作发光层所制备的EL 器件的亮度曲线,LB 膜的层数和沉积压均会影响器件的电致发光。
图1 不同层数Cd (HQ ) 2 的LB 膜为发光层时EL 器件的亮度与电流密度的关系
生物化合物
LB 膜所具有的物理结构和化学性质与生物膜很相似, 具有极好的生物相溶性, 并能把功能分子固定在既定的位置上, 因而,LB 膜被用作生物细胞的简化模型。在高等植物中发现的绿色色素叶绿素a自身可以在气-水界面形成稳定的单分子膜, 并组装为LB 膜[ 5] , 这些膜成为光合作用模型膜的基础。
两亲聚合物
与小分子不同, 被用做成膜材料的两亲聚合物,只有在亚相表面对聚合物的作用力大于聚合物的本身的内聚力时才能在水面上铺展扩散并形成稳定的单分子膜[ 6]。
典型的两亲聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、马来酸酐/烯烃类共聚物、聚乙烯醇缩醛、聚马来酸单酯、聚酰胺和聚氨酯类等。这些聚合物的LB 膜已有众多文献报道。由于这些聚合物链存在刚性, 影响了其在LB 膜中的有序程度, 因此, 德国R ingsdorf 等人[7]提出了“柔性亲水间隔基团”的概念, 即在聚合物的主链和/或侧链上引入一亲水性的基团或链段以改善聚合物的流动性。通过调节柔性亲水间隔基团的含量
, 能使疏水侧基进行有效的自重排, 从而显著地改善聚合物的成膜性能和转移特性。
我国吉林大学沈家骢、张希等[ 8]设计、合成了一类被称为“浮萍”和“倒浮萍”的聚合物LB 膜, 这类聚合物结合了可聚合LB 膜与聚合物LB 膜的优点。
LB膜的电化学表征
电化学测试方法由于其灵敏度高、快捷方便、仪器便宜、操作简单、选择性好等优点受到了广大研究者的关注,几乎所有的成膜体系都可以用电化学的方法来表征,它是self-assembly monolayers (SAMs) 最为方便的研究方法[9 ] 。
循环伏安法(CV)
这是一种常用的方法。当自组装单分子膜体系形成以后,