由金属离子型聚电解质构筑的功能型纳米复合薄膜

由金属离子型聚电解质构筑的功能型纳米复合薄膜

论文摘要

本论文依照分子设计和超分子合成方法制备出了各种主链上含金属离子型的聚电解质,并通过先进的层层自组装技术制备具有特殊电致变色功能的有机金属型超薄膜以及能对环境刺激快速响应型聚电解质微胶囊,同时对它们的结构和性能之间的内在联系也进行了深入的研究。本论文主要包含四个部分:第一,通过超分子配位方法组装出了金属紫精聚阳离子,并且通过层层组装的技术将其和聚阴离子(如聚苯乙烯磺酸钠)构建出了具有电致变色功能的新型电致变色超薄膜;第二,为了提高薄膜变色能力和改善薄膜制备效率,我们设计并成功制备出了具有三明治结构的纳米杂化型电致变色超薄膜。通过层层组装的方法将溶剂热合成的二氧化钛纳米晶体和金属配位型紫精超分子聚电解质以及聚阴离子通过合理的顺序进行三维组装,极大的提高了薄膜的变色度,增加了产品的使用寿命,同时也降低了薄膜制备时间;第三,为了实现由相同主链结构的聚电解质组装制备超薄膜的想法,我们开发出新型环境响应型、主链含二茂铁基团的聚二茂铁硅烷电解质。由该材料制备出的聚电解质胶囊具有对氧化有可控响应的能力,在外界氧化刺激的条件下,自身会发生膨胀现象,直至完全降解,同时降解时间可以通过改变薄膜结构以及外界条件进行调控。最后,首次利用所制备的聚二茂铁硅烷和DNA组装了大孔结构超薄膜材料,提出了利用层层自组装技术制备大孔结构超薄膜材料的新方法,并且通过运用比较的方法对该膜的大孔结构的形成机理作了探讨,为这种方法提供了理论依据。

论文目录

  • 提要
  • 第一章 绪论
  • 第一节 发展有机超薄膜的主要背景
  • 第二节 有机超薄膜的发展
  • 第三节 有机超薄膜膜制备的方法
  • 1.3.1 LB 技术
  • 1.3.2 基于化学吸附的自组装技术
  • 1.3.3 层层组装的方法
  • 第四节 层层组装超薄膜
  • 1.4.1 基底的亲水性处理
  • 1.4.2 层层组装技术的成膜理论
  • 1.4.3 层层组装技术的结构
  • 1.4.4 最新层层组装薄膜的发展
  • 第五节 聚电解质胶囊:层层组装+去核过程
  • 1.5.1 聚电解质胶囊领域的发展
  • 1.5.2 聚电解质胶囊结构
  • 第六节 自组装多层膜的发展的局限性
  • 第七节 本课题的研究目的和意义
  • 第二章 金属配位紫精型聚电解质的合成、自组装以及电致变色
  • 第一节 金属配位紫精型聚电解质的合成
  • 2.1.1 实验部分
  • 2.1.1.1 试剂
  • 2.1.1.2 仪器
  • 2.1.1.3 金属紫精配合物的合成
  • 第二节 金属钴配位紫精型聚电解质超薄膜的制备
  • 2.2.1 实验部分
  • 2.2.1.1 试剂
  • 2.2.1.2 仪器
  • 2.2.1.3 多层超薄膜的制备
  • 2.2.2 结果与讨论
  • 2.2.2.1 CoMEPE 多层超薄膜的紫外-可见光谱表征
  • 2.2.2.2 CoMEPE 多层超薄膜的循环伏安表征
  • 2.2.2.3 CoMEPE 多层超薄膜的形貌
  • 第三节 CoMEPE 聚电解质超薄薄膜的电致变色
  • 2.3.1 实验部分
  • 2.3.1.1 样品制备
  • 2.3.1.2 仪器
  • 2.3.2 结果和讨论
  • 第四节 FeMEPE 聚电解质超薄膜的电致变色
  • 2.4.1 实验部分
  • 2.4.1.1 试剂
  • 2.4.1.2 仪器
  • 2.4.1.3 薄膜制备
  • 2.4.2 结果与讨论
  • 2.4.2.1 FeMEPE 多层膜的形貌
  • 2.4.2.2 FeMEPE 多层膜的紫外-可见光谱表征
  • 2.4.2.3 FeMEPE 多层膜的循环伏安表征
  • 第三章 纳米粒子杂化金属配位紫精型电致变色薄膜
  • 3.1 实验部分
  • 3.1.1 样品制备
  • 3.1.2 仪器
  • 3.2 结果和讨论
  • 3.2.1 纳米粒子杂化膜的超薄膜组装过程
  • 3.2.2 FeMEPE 纳米粒子杂化膜的形貌
  • 3.2.3 FeMEPE 纳米粒子杂化膜的电致变色
  • 第四章 由主链含二茂铁聚电解质组装的胶囊
  • 第一节 主链含二茂铁聚电解质的制备
  • 第二节 由主链含二茂铁聚电解质组装的胶囊
  • 4.2.1 实验部分
  • 4.2.1.1 试剂
  • 4.2.1.2 样品制备
  • 4.2.1.3 仪器
  • 4.2.2 结果和讨论
  • 4.2.2.1 制备条件对MnCO3 粒子性能的影响
  • -/PFS+胶囊结构'>4.2.2.2 PFS-/PFS+胶囊结构
  • 4.2.2.3 PFS 胶囊的氧化还原响应
  • 第五章 DNA/PFS 超薄膜
  • 第一节 DNA/PFS 超薄膜
  • 5.1.1 实验部分
  • 5.1.1.1 试剂
  • 5.1.1.2 样品制备
  • 5.1.1.3 仪器
  • 5.1.2 结果与讨论
  • 5.1.2.1 表面形貌分析
  • 5.1.2.2 机理探讨
  • 第二节 DNA/PAH 超薄膜的结构
  • 5.2.1 实验部分
  • 5.2.1.1 试剂
  • 5.2.1.2 样品制备
  • 5.2.1.3 仪器
  • 5.2.2 结果与讨论
  • 5.2.2.1 离子强度对DNA/PAH 多层超薄膜的结构的影响
  • 5.2.2.2 PH 值对DNA/PAH 多层超薄膜结构的影响
  • 第三节 DNA/PFS 体系与DNA/PAH 体系的比较
  • 参考文献
  • 攻读博士期间发表的学术论文和科研鉴定成果
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 作者简历
  • 致谢
  • 相关论文文献

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