界面分子组装体结构和形貌的研究
【摘要】：纳米结构与纳米技术是当前最前沿的研究领域。由纳米结构单元构筑的纳米材料在晶粒尺才、表面与体内原子数比和晶粒形状等方面与一般材料有很大的不同,在光学、微电子、磁特性、催化等方面有着重要的应用。因此基于分子或原子水平上的纳米结构单元的构筑与合成则必然成为化学,物理学,材料科学,信息科学等领域的科学家所密切关注的对象。
界面分子的组装技术被认为是获得功能纳米结构或器件最为重要的研究方法。本论文主要研究了表面活性剂(CTAB)、聚电解质(PSS和HPAM)及表面活性剂与聚电解质复合物三种类型的物质在气/液或固/液界面的分子组装纳米结构形貌。首先从较熟悉的表面活性剂分子在界面上组装的形貌和结构研究入手,利用原子力显微镜(AFM),透射电镜(TEM),紫外等仪器对其作详细、系统的研究。然后在此基础上进一步研究表面活性剂和高分子在界面的形貌和结构。最后结合当前纳米金的热点研究,把金颗粒引入到界面的组装中来,希望通过和纳米金颗粒的协同复合作用,使界面分子的复合纳米结构具有新的结构和性能。
我们选择了最普遍的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)来研究表面活性剂在界面上的组装行为。CTAB在固体表面上的吸附是一个动力学过程,随吸附时间的变化,其分子聚集体在界面上的形貌会有不同的形貌特征,但未见有相关系统的研究报道。我们应用原子力显微镜技术对CTAB在云母表面的吸附动力学行为进行了研究。结果显示2 cmcCTAB溶液中,CTAB分子在云母表面上经历了从球形胶团→圆柱形聚集体→层状聚集体的结构形貌的转变;在0.5 cmcCTAB的溶液中,CTAB分子在云母表面形成层状膜的结构形貌,无形貌变化现象的发生;CTAB在云母表面的吸附层厚度随时间变化而呈现出周期性的变化,是吸附→脱落→吸附的动力学过程。
我们系统研究了聚电解质分子在云母表面组装时的结构和形貌特征。用原子力显微镜观察到了单个聚电解质分子的形貌,同时做了较详细的理论分析。发现阴离子水解聚丙烯酰胺分子在云母表面上能从网络聚集体结构转变为紧密球形分子形态,实
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