基于卤键的层层组装多层膜

论文摘要

层层组装（layer-by-layer assembly）是一项简单实用的纳米结构组装技术。由于具有快速、成本低、成膜质量高、适用范围广、调节能力强和纳米尺度上可控等优点,其已经成为制备纳米超薄膜、纳米复合材料、纳米器件以及表面修饰的一种重要手段。超支化聚乙烯亚胺是一种常用的聚合物。与其他高分子聚合物相比,超支化聚乙烯亚胺有较好的溶解性。而且由于支链末端有大量胺基,可以通过将具有一定功能的小分子基团接枝到其上面来对超支化聚乙烯亚胺进行修饰或改性,制备出人们所需要的超支化聚合物。卤键是存在于缺电子的卤素原子和富电子的Lewis碱之间的弱的非共价相互作用,具有较强的疏水性。其作为一种新的层状组装推动力,一方面丰富了层状组装的构筑基元,一方面拓宽了调控多层膜结构与性质的途径。本论文以超支化聚乙烯亚胺为核心分子,对其末端的胺基进行修饰后,以卤键为推动力进行层层组装。实验具体分为两个部分：（1）合成外围具有卤键给体的超支化聚合物。首先将碘全氟苯成醚,然后合成碘全氟苯醚酸,再将碘全氟苯醚酸进行活化,与超支化聚乙烯亚胺末端的胺基发生反应,最终把碘全氟苯接枝到超支化聚乙烯亚胺上；（2）利用经过碘全氟苯修饰后的聚乙烯亚胺作为卤键给体,聚4-乙烯基吡啶作为卤键受体,经过层层组装制备聚合物多层膜。利用紫外可见光谱仪对该聚合物多层膜的组装过程进行了跟踪,膜的表面形貌用原子探针显微镜进行了观察,膜内构筑基元之间的相互作用用X光电子能谱进行了证实。由于该多层膜以卤键作为构筑推动力,因此与传统的层层组装多层膜不同,膜的内部仅带有单一电荷——正电荷,因此可以吸附带负电荷的物质,从而实现选择性吸附。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 层状组装技术简介
• 1.1.1 超薄膜制备方法
• 1.1.2 层层组装的推动力
• 1.1.3 多层膜的功能化
• 1.1.4 多层膜的商业化应用
• 1.2 卤键
• 1.2.1 卤键的定义
• 1.2.2 卤键的特征
• 1.2.3 卤键的研究现状
• 1.2.4 卤键的发展前景与应用
• 1.3 超支化聚合物
• 1.3.1 超支化聚合物的特点
• 1.3.2 超支化聚合物的应用
• 1.4 超支化聚乙烯亚胺
• 1.4.1 超支化聚乙烯亚胺的特性
• 1.4.2 超支化聚乙烯亚胺的研究现状和应用
• 1.5 本论文的研究思路
• 4）的合成'>第2章 超支化聚乙烯亚胺-碘全氟苯（PEI-IPhF₄）的合成
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 药品和试剂
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 实验步骤及方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 碘全氟苯醚的制备
• 2.2.2 碘全氟苯醚酸的制备
• 2.2.3 碘全氟苯醚酸的活化
• 4的合成'>2.2.4 PEI-IPhF₄的合成
• 第3章 基于卤键作用的超支化聚合物多层膜的制备与表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 药品和试剂
• 3.1.2 仪器设备
• 3.1.3 基底修饰
• 3.1.4 基于卤键的超支化聚合物多层膜的制备
• 4多层膜在不同pH值中的稳定性'>3.1.5 PVP/PEI-IPhF₄多层膜在不同pH值中的稳定性
• 3.1.6 选择性吸附
• 3.2 结果与讨论
• 4多层膜的组装过程'>3.2.1 PVP/PEI-IPhF₄多层膜的组装过程
• 3.2.2 单层膜增长的动力学
• 4多层膜的表面形貌'>3.2.3 PVP/PEI-IPhF₄多层膜的表面形貌
• 3.2.4 溶剂比的影响
• 4多层膜在不同pH值溶液中的稳定性'>3.2.5 PVP/PEI-IPhF₄多层膜在不同pH值溶液中的稳定性
• 3.2.6 选择性吸附
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢