溶致液晶模板法组装无机/有机纳米杂合体

论文摘要

双亲分子构建的溶致液晶材料的研究，因其结构多样性、模板的连续性、对称性以及内部微观区域的尺寸大小可以预先设计和调节，因此作为模板用于组装已引起人们越来越多的关注。本论文试图利用液晶模板的有序结构特性，在不同的介观空间内组装不同性质的纳米粒子，从而获得具有特定功能性质的纳米材料。研究内容主要包括以下三部分： 第一部分首先制备了带不同电荷的贵金属、半导体和磁性亲水纳米粒子，为后续纳米粒子组装实验作准备。分别以不同的表面活性剂作包覆剂，制备带负电或正电的纳米粒子。通过改变包覆剂种类与浓度、前驱体和还原剂配比来调控粒子大小与尺寸分布，并通过紫外-可见吸收光谱和透射电镜对产物进行表征。然后通过调节溶液中乳化剂和无机盐的浓度以及溶液的酸碱度，将油酸钠包覆的纳米粒子从水相转移到有机溶剂中，以得到亲油纳米粒子。 第二部分，以琥珀酸二异辛酯磺酸钠（AOT）形成的层状溶致液晶（LLC）作为物理模板组装了具有不同性质纳米粒子（带负电或正电的金属纳米粒子，以及CdS半导体纳米粒子）。通过调控模板的相结构、粒子的种类、大小和表面性质真正实现了在同一物理模板的不同介观空间内同时掺杂不同性质的纳米粒子。通过研究金属、半导体纳米粒子在液晶模板中组装，利用偏光显微镜（POM）和小角X射线散射（SAXS）技术深入考察了不同因素变化对液晶模板结构的影响，以及模板与纳米粒子之间各种物理相互作用的作用机制，总结出影响纳米结构复合体系稳定性的因素，为研究新型功能结构材料设计、发展器件用复合材料、生物催化和分析及药物纳米控释提供了新的方法和新的思路。 在论文第三部分，将Ag和Au纳米粒子掺入分别由非离子表面活性剂[四氧乙烯基正十二烷基醚(C12EO4)]和阳离子表面活性剂[十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）]构建的溶致液晶层状模板中。利用POM和SAXS方法，对比掺杂前后层状结构本身以及其有序性的变化，从而研究纳米粒子的掺杂对不同类型表面活性剂构建的层状液晶模板相结构的影响，筛选了保持模板层状结构的稳定杂合体。在此基础上，选择由C12EO4构建的可在掺杂过程中保持结构稳定的层状液晶模板，掺杂油酸铵包覆的亲水性Fe3O4磁性纳米粒子，重点考察层间距和

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 从纳米粒子到纳米材料
• 1.1.1 纳米粒子和纳米材料的历史
• 1.1.2 纳米材料的基本物理效应、性质与应用
• 1.2 纳米材料制备
• 1.2.1 物理制备方法
• 1.2.2 化学制备方法
• 1.2.3 自组装法
• 1.2.4 模板法
• 1.3 溶致液晶模板法组装纳米粒子
• 1.3.1 溶致液晶的形成与表征
• 1.3.2 溶致液晶作模板合成与组装纳米材料
• 1.4 立题思想与研究内容
• 参考文献
• 第二章 掺杂用纳米粒子的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 带负电银、金纳米粒子的制备与表征
• 2.3.1 制备
• 2.3.2 表征
• 2.4 带正电银纳米粒子的制备与表征
• 2.4.1 制备
• 2.4.2 表征
• 2.4.3 结论及包覆模型
• 2.5 油溶性银、金纳米粒子的制备
• 2.5.1 实验部分
• 2.5.2 表征
• 2.6 磁性纳米粒子的制备
• 2.6.1 水溶性和油溶性磁性粒子的制备
• 2.6.2 表征
• 2.7 半导体纳米粒子的制备
• 2.7.1 制备
• 2.7.2 表征
• 2.8 本章小结
• 参考文献
• 第三章 纳米粒子/AOT溶致液晶杂合体的构建
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 单相掺杂的杂合体制备
• 3.3.1 单相掺杂杂合体的偏光观察
• 3.3.2 单相掺杂杂合体的紫外可见吸收光谱观察
• 3.3.3 单相掺杂杂合体的 SAXS检测
• 3.4 双相掺杂的杂合体
• 3.4.1 双相掺杂杂合体的制备
• 3.4.2 杂合体的表征
• 3.4.3 掺杂粒子的作用机制
• 3.4.4 稳定性影响因素
• 3.4.5 结论
• 3.5 有机组分含量对杂合体的影响
• 3.5.1 杂合体的配制
• 3.5.2 杂合体的偏光观察
• 3.5.3 杂合体的 SAXS表征
• 3.5.4 杂合体的稳定性
• 3.5.5 小结
• 3.6 纯液晶中的 AOT双层膜厚度与 AOT含量的关系
• 3.6.1 双层膜厚度
• 3.6.2 系列液晶试样的配制
• 3.6.3 系列液晶试样的偏光观察
• 3.6.4 截距法求膜层厚度
• 3.6.5 小结
• 3.7 单相掺杂半导体 CdS纳米粒子
• 3.7.1 SAXS检测
• 3.7.2 荧光光谱（FL）分析
• 3.8 单相掺杂荷正电金纳米粒子
• 3.8.1 偏光观察
• 3.8.2 紫外光谱分析
• 3.8.3 SAXS检测
• 3.8.4 小结
• 3.9 本章小结
• 参考文献
• 12EO₄和 CTAB溶致液晶的掺杂'>第四章 C₁₂EO₄和 CTAB溶致液晶的掺杂
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 仪器
• 12EO₄及 CLAB构成的相图'>4.1.3 C₁₂EO₄及 CLAB构成的相图
• 4.2 银、金纳米粒子液晶杂合体的制备
• 12EO₄层状溶致液晶模板掺杂银、金纳米粒子的研究'>4.3 C₁₂EO₄层状溶致液晶模板掺杂银、金纳米粒子的研究
• 4.3.1 偏光观察
• 4.3.3 SAXS谱图研究
• 4.4 CTAB层状溶致液晶模板掺杂银、金纳米粒子的研究
• 4.4.1 偏光观察
• 4.4.3 SAXS谱图研究
• 4.5 小结
• 12EO₄层状溶致液晶模板中掺杂磁性纳米粒子的研究'>4.6 C₁₂EO₄层状溶致液晶模板中掺杂磁性纳米粒子的研究
• 4.6.1 杂合体制备
• 4.6.2 液晶模板与杂合体结构分析
• 4.6.3 磁学性质测量
• 4.6.4 本节结论
• 4.7 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录