多金属氧酸盐/layer-by-layer复合纳米结构多层膜的构筑与表征

论文摘要

纳米结构材料嵌入聚合物基质中形成的纳米复合物由于其在催化,磁学,以及光子学中的潜在应用而倍受关注。本论文工作以多金属氧酸盐为核心通过交替沉积技术与原位化学反应相结合来制备此类复合膜。利用有效的在前体膜中成核、生长纳米粒子的方法,使用Keggin型钨系、钼系多酸,有目的地利用其酸性,强氧化性,在膜中发生反应,从合成出基于多酸的纳米粒子,通过增加多酸的反应循环数,我们可以实现了纳米粒子的可控合成,采用UV-vis光谱、FTIR光谱、X-射线光电子能谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、循环伏安对所制备的纳米复合膜进行了组成、结构和性质表征。研究结果表明,多金属氧酸盐纳米粒子在复合膜中原位形成了,且保持原来的结构和性能。膜的特征吸光度随着反应循环的增加而线性增长,膜表面在反应前后也呈现不同的粗糙度。当我们利用多酸的酸性进行原位反应时,先将被聚电解质前体膜修饰后的基片放入多酸溶液中吸附,然后再吸附作为沉淀剂的季铵盐,使多酸在膜中被沉淀下来,不同种类的多酸或实验条件,可以得到不同的实验结果。以12-钼磷酸为原料,形成的纳米粒子不仅尺寸而且形貌均随反应循环而发生变化,其形貌由最初的球型粒子逐渐生长成为鹅卵石型结构;以12-钨硅酸为原料,则形成了分散均匀的纳米棒,纳米棒的长度可以通过季铵盐的烷基链来调节;当选择硝酸银为沉淀剂时,我们改变了反应顺序,先将前体膜浸入硝酸银溶液中,然后再浸入钨硅酸溶液中,从而得到了构型好的球状纳米粒子,并且一直保持球状形貌。当利用多酸的强氧化性进行原位反应时,先将前体膜浸入pH=4的吡咯单体溶液中,在此状态下,吡咯单体带正电荷,可以被吸附到膜内,然后再浸入12-钼磷酸的溶液中,使吡咯单体在膜中发生氧化聚合,形成多酸杂化的聚吡咯纳米粒子,随着反应循环的增加,纳米粒子的尺寸增大了,而且当反应到一定程度后,纳米粒子清晰可见,并且有些连接成链。聚电解质前体膜不仅可以用作纳米反应器,而且它还可以修饰基片,从而组装一些对基片有特殊要求的材料。选择含有氨基的聚阳离子和PSS交替沉积来构筑前体膜,将截短的多臂碳纳米管垂直组装到了膜上,共价键的引入大大提高了形成的单层膜的稳定性,而且交替沉积技术的使用也克服了以往自组装碳纳米管阵列要求金或银基片的局限。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 第一节 多金属氧酸盐化学的发展
• 第二节 多层膜制备
• 第三节 交替沉积自组装技术
• 第四节 含有多金属氧酸盐的复合膜
• 第五节 本论文选题依据和目的
• 第六节 主要试剂、仪器及测试
• 参考文献
• 第二章 多金属氧酸盐纳米粒子在聚电解质前体膜中的可控合成及表征
• 3PMo₁₂O₄₀纳米粒子在前体膜中的合成及'>第一节 有机－无机杂化的（TBA）₃PMo₁₂O₄₀纳米粒子在前体膜中的合成及
• 4SiW₁₂O₄₀纳米粒子在前体膜中的合成及表征'>第二节 Ag₄SiW₁₂O₄₀纳米粒子在前体膜中的合成及表征
• 参考文献
• 第三章 多金属氧酸盐纳米棒在聚电解质前体膜中的可控合成及表征
• 参考文献
• 第四章 多金属氧酸盐掺杂的聚吡咯纳米粒子在聚电解质前体膜中的可控合成及表征
• 参考文献
• 第五章 多臂碳纳米管在聚电解质前体膜上的共价键组装及相关电化学性质研究
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况