分步自组装法构筑功能化多层超薄膜

论文摘要

到目前为止，交替沉积技术已经发展成为一种制备纳米超薄膜的重要方法。由于其具有操作简便、成本低廉、适用性强等诸多优点受到人们的广泛关注。本论文旨在发展一种制备功能化交替沉积多层膜的新方法，并围绕这种方法开展了以下几个方面的工作： Ⅰ．提出了预先在溶液中自组装形成聚电解质-小分子复合物，再与带相反电荷的聚电解质交替沉积构筑多层膜的分步自组装方法。研究了小分子在成膜过程中的脱附现象及机理；详细地讨论了影响小分子在多层膜中负载能力的因素；并研究了以多层膜作为纳米容器和纳米反应器的优势； Ⅱ．研究了分步自组装方法制备的多层膜中小分子的模板效应。发现了模板分子的去除能够赋予多层膜电荷选择性，多层膜的电荷选择性取决于所采用模板小分子的电性；研究了形成电荷选择吸附性质的机理，并通过对模板分子聚集体的调控来调节多层膜中的结合位点，从而调节多层膜对小分子的负载能力；总结了分步自组装法中，选择恰当的模板分子的经验规律； Ⅲ．将分步自组装方法拓展到了更有普适意义的模板自组装法的概念，利用卟啉的衍生物作为模板分子并引入层间交联反应，构筑了具有电荷和分子尺寸选择性的稳定超薄膜；将模板自组装概念推广到了非水体系，初步地研究了利用模板法在多层膜中实现偶氮苯衍生物顺反构型选择性吸附的可行性，为实现基于交替沉积组装的表面分子印迹奠定了基础。

论文目录

• 提要
• 第一章 前言
• 1.1 构筑交替沉积自组装膜的几种基本驱动力
• 1.1.1 基于静电吸附的自组装多层膜
• 1.1.2 基于氢键作用的自组装多层膜
• 1.1.3 基于配位作用的自组装多层膜
• 1.1.4 基于主-客体相互作用的自组装多层膜
• 1.1.5 基于共价作用的自组装多层膜
• 1.1.6 基于电荷转移作用的自组装多层膜
• 1.1.7 基于p-p相互作用的自组装多层膜
• 1.1.8 表面溶胶/凝胶
• 1.1.9 疏溶剂相互作用
• 1.2 功能化复合多层膜
• 1.2.1 方法学
• 1.2.1.1 后渗透
• 1.2.1.2 在构筑基元上接枝功能性的有机分子
• 1.2.1.3 后化学反应
• 1.2.1.4 多电荷小分子与高分子进行共组装
• 1.2.1.5 不带电荷有机小分子的水相组装
• 1.2.2 稳定的交替沉积膜的制备——后光/热/化学交联
• 1.2.3 多层膜的功能化
• 1.2.3.1 以多层膜为衬底制备超疏水表面
• 1.2.3.2 利用交替沉积法制备多孔超薄膜
• 1.2.3.3 无机-有机杂化超薄膜
• 1.2.3.4 利用交替沉积法制备图案化表面
• 1.2.3.5 利用交替沉积法进行表面修饰和改性
• 1.2.3.6 基于层状自组装的生物传感器
• 1.3 多层膜的商业化产品
• 1.4 本论文的研究思路
• 参考文献
• 第二章 分步自组装法构筑层状纳米容器和反应器
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 药品和试剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.2.3 含有单电荷小分子的多层膜的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PDDA-SANP/PSS多层膜制备的紫外-可见光谱监控
• 2.3.2 SANP从多层膜中的脱附现象及机理
• 2.3.3 影响SANP在多层膜中负载的因素
• 2.3.4 SANP在多层膜中光反应
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 分步自组装法构筑电荷选择性超薄膜
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 药品和试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 基底的修饰
• 3.2.4 交替沉积膜的制备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 多层膜组装过程的监控
• 3.3.2 小分子在膜中的快速脱附和吸附的机理
• 3.3.3 小分子的模板作用——具有电荷选择性的超薄膜
• 3.3.4 适用于分步自组装法的分子模板
• 3.3.5 对多层膜结合位点的调控
• 3.3.6 多层膜的电化学表征
• 3.3.7 利用多层膜的选择透过性区分混合溶液中的小分子
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 模板法自组装——从水体系到非水体系的表面分子印迹
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 药品和试剂
• 4.2.2 仪器设备
• 4.2.3 基底的修饰
• 4.2.4 多层膜的制备
• 4.2.4.1 静电驱动力成膜
• 4.2.4.2 氢键驱动力成膜
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 静电驱动的模板法自组装多层膜的监控
• 4.3.2 静电构筑的多层膜的光交联与Py的脱附
• 4.3.3 光交联后的多层膜的电化学表征
• 4.3.4 静电构筑的多层膜的电荷选择性和尺寸选择性
• 4.3.5 氢键驱动的模板法自组装多层膜的监控
• 4.3.6 成膜驱动力的监测
• 4.3.7 氢键构筑的多层膜的交联与D-A的脱附
• 4.3.8 顺、反异构的D-A印迹的多层膜对反式D-A的吸附研究
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 作者简历
• 博士期间发表的论文
• 致谢
• 中文摘要
• Abstract