搅拌对聚合物多层膜和纳米线的界面组装的影响

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界面组装是制备薄膜较为常用的一种方法,它是指组装基元(包括金属粒子,聚合物,有机物小分子等)被吸附到流体界面(如气/液界面或固/液界面)上,并形成层状排布的薄膜。根据有无驱动力将界面组装分为两种:无驱动力组装法,比如层层组装法和单层膜自组装法等;外力驱动组装,比如电场驱动组装,LB组装等。搅拌是实验研究和实际生产中常用的传质传热方法,同时还能够产生一定的驱动力,被广泛应用在聚合物的本体组装方式中,但是有关搅拌对界面组装的影响的研究却比较少。本论文围绕搅拌在聚合物多层膜和纳米线的界面组装过程的影响开展了如下两个方面的工作。一、研究了搅拌对聚合物多层膜的界面组装的影响。首先用AFM和UV-Vis对聚合物多层膜跟踪检测,研究了搅拌对其组装效率的影响。AFM结果显示搅拌下快速制备的多层膜的粗糙度和长时间静态下制备的膜粗糙度差不多,由UV-Vis数据可知,搅拌下的多层膜是均匀生长的,并且膜的厚度增长速率是静态下的6倍。其次用UV-Vis.AFM和XRR进行表征,详细探究了搅拌在聚合物多层膜的各个组装过程的影响。分别在沉积和淋洗阶段搅拌与静置,设计四组实验。实验结果表明,沉积阶段组装速度的加快是由于搅拌能够增加聚合物与基底的接触概率,从而增加了聚合物的组装量,淋洗阶段多层膜粗糙度降低是由于搅拌冲刷掉多层膜表面物理吸附的聚合物。二、研究了搅拌对纳米线的界面组装的影响。首先制备出高长径比的碲纳米线,然后比较搅拌与静态下的纳米线的组装结果,SEM图像显示搅拌可以将碲纳米线有序组装,而不搅拌时纳米线是无序排列的。其次详细研究了碲纳米线有序组装的影响因素,用SEM进行表征,结果表明溶液粘度,基底位置和搅拌速率都能显著影响纳米线界面组装的有序性,而纳米线的组装密度由溶液浓度控制。最后研究了有序碲纳米线的实际应用,通过化学反应将其转化为Pt/Pd/Ag2Te纳米线,并用SEM和EDS对转化后的纳米线进行表征,结果显示转化后碲纳米线几乎全部转化为预期的Pt/Pd/Ag2Te纳米线,并且这些纳米线也是有序排列的。
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