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《重庆大学》 2003年
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压电传感技术在硫醇—金纳米粒子自组装中的应用研究

谭碧生  
【摘要】: 本研究工作的目的是为了揭示石英晶体微天平(QCM)金电极上分子自组装的动力学。前期工作主要是进行谐振电路的调试和校正,使其可用于液相实时现场动力学研究。工作的范围包括纳米金的制备(HAuCl4的化学还原法)、紫外—可见吸收光谱表征(纳米金粒径的大小与最大吸收波长的关系,即粒径越大,λmax越大)、透射电子显微镜表征的结果为,制得的金溶胶分布较均匀,平均粒径约为20[nm],形状近球形。QCM金电极表面的扫描电子显微镜表征的结果为,金电极表面有较大的粗糙度,且部分区域有缺陷。通过表面自组装后,表面粗糙度有显著降低,缺陷消失。这说明通过表面自组装可以显著地改变表面的性质,包括表面的润湿性、稳定性(如耐腐蚀性)、生物活性等。 金表面自组装的研究包括两个方面,即QCM金电极表面烷基硫醇的自组装研究、己二硫醇分子膜上纳米金的自组装。 关于金表面烷基硫醇的自组装研究前人的工作有椭圆光谱法、接触角测定法、电化学等非现场方法以及STM、SPR、QCM等现场研究方法。这些方法均表明Au表面自组装动力学分为两步,首先是快速的吸附过程,一般在几分钟内完成,并符合一级动力学方程,接触角接近或达到极限值,厚度达到极限值的80—90%,QCM测得的频率改变值也接近极限值。第二步为较慢的表面重组过程,一般持续数小时。在该过程中膜厚度逐渐达到极限值。影响自组装速率的因素包括溶剂效应、浓度效应及烷基链长效应等。采用不同的溶剂,结果表明,溶剂的介电常数越大(即硫醇的溶解度越小),表面吸附速率越快,吸附量更大,QCM上达平衡吸附时的频移更大;硫醇的浓度越大,则表面吸附越快,吸附量越大,QCM上达平衡吸附时的频移更大;对于不同烷基链长的硫醇分子,由于受扩散和立体位阻的影响,长链硫醇的吸附速率较短链硫醇慢,但成膜质量高于短链硫醇分子。 作者使用本实验室有自主产权的的QCM实时研究1,6—己二硫醇的吸附情况。在开始一段时间内的吸附动力学可用Langmuir式表达。通过对几种溶剂(乙醇/水=2/1,甲醇/水=2/1,乙醇,庚烷等)中的己二硫醇吸附的实时跟踪,频率数据用一级Langmuir吸附模型进行线性拟合,线性关系较好。根据拟合所得常数,算出了表面吸附和解吸常数、平衡常数、标准吉布斯自由能。对不同温度的吸附过程的研究,算出了电极表面吸附的活化能。 纳米金在己二硫醇分子膜上的吸附可用“扩散—碰撞—结合”的模型描述,用QCM实时跟踪吸附过程的频移,在开始一段时间内与时间的平方根成正比
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O646.54

【参考文献】
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