碳原子線的自組裝.pdf

1、本文報(bào)告碳原子線(Carbon Atom Wires，簡(jiǎn)寫為CAWs)的自組裝有序排列。利用紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)對(duì)碳原子線的巰基化合成產(chǎn)物進(jìn)行表征；通過(guò)掃描隧道顯微鏡(STM)、電化學(xué)石英晶體微天平(EQCM)和電化學(xué)方法現(xiàn)場(chǎng)表征了碳原子線在金(111)面上的動(dòng)態(tài)組裝過(guò)程；通過(guò)循環(huán)伏安法、高分辨透射電鏡(HRTEM)、電子能量損失譜(EELS)、接觸角等方法研究了自組裝碳原子線膜的性質(zhì)和應(yīng)用前景。 以經(jīng)濃

2、HNO<,3>處理的碳原子線上的羧基為起始基團(tuán)，與帶胺基的硫醇，如2．巰基乙胺發(fā)生縮合反應(yīng)，通過(guò)生成酰胺而在碳原子線上引入巰基，使得碳原子線巰基化。我們對(duì)反應(yīng)前后的碳原子線粉體進(jìn)行了紅外和拉曼表征，并借助紅外手段研究了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度和溶劑量對(duì)反應(yīng)的影響，獲得了最佳制備條件。而碳原子線本身特有的sp雜化成鍵的結(jié)構(gòu)特征在上述縮合反應(yīng)前后并未發(fā)生可察覺(jué)的變化。 通過(guò)掃描隧道顯微鏡(STM)現(xiàn)場(chǎng)研究，我們清楚地觀測(cè)到巰基化碳原子線在

3、組裝初期，由于金表面存在較多空位，因此碳原子線分子平躺在金表面；隨著組裝過(guò)程的繼續(xù)，被吸附的碳原子線越來(lái)越多，金表面的空位越來(lái)越少，致使組裝分子被迫在金表面站立起來(lái)，從而生成最緊密排列的自組裝單分子膜。通過(guò)研究探針?lè)肿覨e(CN)6<'3->的電化學(xué)行為和組裝單分子膜的微電容變化，表征巰基化碳原子線在金電極表面自組裝的動(dòng)態(tài)過(guò)程：前期的快速組裝階段和后期的自組裝膜有序結(jié)構(gòu)的自我完善階段。 利用EQCM現(xiàn)場(chǎng)研究了電極電位對(duì)巰基化碳原

4、子線組裝過(guò)程的影響。正移電極電位能加快組裝過(guò)程的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。揭示了巰基化碳原子線上的硫原子的電子云密度較高的事實(shí)。根據(jù)Sauerbrey方程定量得到開(kāi)路電位下在單位面積金電極表面所組裝的巰基化碳原子線的質(zhì)量為621 ng.cm<'-2>電化學(xué)性能測(cè)試和高分辨透射電鏡的形貌觀測(cè)表明，自組裝碳原子線膜完整、致密、穩(wěn)定。 電子能量損失譜(EELS)和Ranlall光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)自組裝這一方法不僅可以使碳原子線有序化，而且也起到