壓電傳感技術(shù)在硫醇-金納米粒子自組裝中的應(yīng)用研究.pdf

1、本研究工作的目的是為了揭示石英晶體微天平(QCM)金電極上分子自組裝的動(dòng)力學(xué)。前期工作主要是進(jìn)行諧振電路的調(diào)試和校正，使其可用于液相實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力學(xué)研究。工作的范圍包括納米金的制備(HAuCl4的化學(xué)還原法)、紫外—可見(jiàn)吸收光譜表征(納米金粒徑的大小與最大吸收波長(zhǎng)的關(guān)系，即粒徑越大，λmax越大)、透射電子顯微鏡表征的結(jié)果為，制得的金溶膠分布較均勻，平均粒徑約為20nm，形狀近球形。QCM金電極表面的掃描電子顯微鏡表征的結(jié)果為，金電極表面

2、有較大的粗糙度，且部分區(qū)域有缺陷。通過(guò)表面自組裝后，表面粗糙度有顯著降低，缺陷消失。這說(shuō)明通過(guò)表面自組裝可以顯著地改變表面的性質(zhì)，包括表面的潤(rùn)濕性、穩(wěn)定性(如耐腐蝕性)、生物活性等。 金表面自組裝的研究包括兩個(gè)方面，即QCM金電極表面烷基硫醇的自組裝研究、己二硫醇分子膜上納米金的自組裝。 關(guān)于金表面烷基硫醇的自組裝研究前人的工作有橢圓光譜法、接觸角測(cè)定法、電化學(xué)等非現(xiàn)場(chǎng)方法以及STM、SPR、QCM等現(xiàn)場(chǎng)研究方法。這些方

3、法均表明Au表面自組裝動(dòng)力學(xué)分為兩步，首先是快速的吸附過(guò)程，一般在幾分鐘內(nèi)完成，并符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，接觸角接近或達(dá)到極限值，厚度達(dá)到極限值的80-90％，QCM測(cè)得的頻率改變值也接近極限值。第二步為較慢的表面重組過(guò)程，一般持續(xù)數(shù)小時(shí)。在該過(guò)程中膜厚度逐漸達(dá)到極限值。影響自組裝速率的因素包括溶劑效應(yīng)、濃度效應(yīng)及烷基鏈長(zhǎng)效應(yīng)等。采用不同的溶劑，結(jié)果表明，溶劑的介電常數(shù)越大(即硫醇的溶解度越小)，表面吸附速率越快，吸附量更大，QCM上達(dá)平衡

4、吸附時(shí)的頻移更大；硫醇的濃度越大，則表面吸附越快，吸附量越大，QCM上達(dá)平衡吸附時(shí)的頻移更大；對(duì)于不同烷基鏈長(zhǎng)的硫醇分子，由于受擴(kuò)散和立體位阻的影響，長(zhǎng)鏈硫醇的吸附速率較短鏈硫醇慢，但成膜質(zhì)量高于短鏈硫醇分子。 作者使用本實(shí)驗(yàn)室有自主產(chǎn)權(quán)的的QCM實(shí)時(shí)研究1，6-己二硫醇的吸附情況。在開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)的吸附動(dòng)力學(xué)可用Langmuir式表達(dá)。通過(guò)對(duì)幾種溶劑(乙醇/水=2/1，甲醇/水=2/1，乙醇，庚烷等)中的己二硫醇吸附的實(shí)時(shí)跟蹤