掺杂态聚苯胺蜂窝状有序多孔薄膜的制备及形成机制的探讨

Double-layer honeycomb structure of 4-dodecylbenzenesulfonic acid(DBSA)-doped polyaniline(PANI) is fabricated in the humidity atmosphere by self-assembly method. The driving force of this procedure is capillary force(self-assembly) and the water droplet plays the role as template.The morphology and electric property are studied by atomic force microscope and this honeycomb structure is proved to be electro-active. Additionally, the double layer′s formation mechanism is proposed in the systems while the density of organic solvents is higher than that of water.

聚亚甲基-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚苯乙烯三嵌段共聚物的合成及制备的有序多孔薄膜的性能

将叶立德同源聚合与可逆加成-断裂链转移聚合相结合,设计合成了系列结构可控、组成可调的含有聚烯烃链段和温度响应性聚合物链段的共聚物,即聚亚甲基-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚苯乙烯(PM-b-PNIPAM-b-PS)三嵌段共聚物(M_n=6 100~25 200,M_w/M_n=1.18~1.32,PS链段M_n=1 350~18 000),研究了共聚物在溶液中的自组装性质和温度响应性,并利用静态呼吸图法制备了该三嵌段共聚物的有序多孔薄膜。实验结果表明,所制备的PM-b-PNIPAM-b-PS三嵌段共聚物在THF/H2O中自组装,于水溶液中形成平均粒径为200 nm的球形胶束,且具有温度响应性。以氯仿为溶剂、22℃、95%湿度条件下,PM-b-PNIPAM-b-PS三嵌段共聚物可制得到孔径均一(平均直径为1.03μm和2.02μm)的有序多孔薄膜。

智能蜂窝状有序多孔薄膜：体系构建、响应性能及应用探索

蜂窝状有序多孔膜是一种典型的具有微、纳米尺寸的图案化高分子薄膜材料,在超疏水表面、光电材料、组织工程、生物医学、传感器等领域都具有良好的应用前景。表面形貌或性质具有可逆刺激响应特性的智能型多孔膜不仅拥有常规多孔膜的性能,而且还拥有独特的“开-关”功能,因此受到广泛关注。本文回顾了智能有序多孔膜近年的研究进展,重点对其体系构建、响应方式、机理、性能和相关应用进行了归纳与分析,评述了不同刺激响应多孔膜的特点及优劣势,探讨了智能多孔膜的优化设计及提高响应性能等问题,指出了目前面临的挑战,并展望了未来的发展方向。

溶胶浸渍模板法制备有序多孔氧化钛、氧化锌薄膜

采用溶胶浸渍模板法制备了有序多孔的氧化钛(TiO2)和氧化锌(ZnO)薄膜。首先,在洁净的玻璃基片上通过浸渍-提拉工艺组装有序的聚苯乙烯微球(PS)阵列模板;然后再采用溶胶浸渍法将TiO2和ZnO溶胶灌充到PS模板微球的间隙内;最后通过煅烧去除PS而得多孔薄膜。采用SEM观察了薄膜的表面形貌,并用XRD对薄膜的性能进行了表征。结果表明,溶胶的浓度对薄膜形貌有着显著的影响。经煅烧后,TiO2和ZnO薄膜分别为锐钛矿和六方纤锌矿结构。此外,对模板的组装及溶胶的灌注过程进行了分析。

溶胶-凝胶模板法制备有序多孔二氧化铈薄膜

采用乳液共聚法制备了聚苯乙烯-丙烯酸羟乙酯[P(St-HEA)]微球,通过流延成膜法制备了P(St-HEA)薄膜,再利用溶胶-凝胶模板法煅烧得到有序多孔二氧化铈(CeO2)薄膜.采用红外光谱、扫描电镜以及X射线衍射分析对P(St-HEA)微球单分散性及有序多孔CeO2薄膜表面形貌和结构进行了表征.结果表明,当丙烯酸羟乙酯(HEA)用量占总单体的用量低于10%(质量分数)时,制备的P(St-HEA)微球单分散性和表面较好.通过P(St-HEA)的胶体晶体模板制备了有序多孔CeO2薄膜,所得孔径约为190 nm,X-射线衍射分析显示有序多孔CeO2薄膜是立方萤石结构.

基于气息图案法有序多孔薄膜的制备改性及应用进展

有序多孔薄膜在过滤分离、催化、生物医学等领域有重要的应用前景。在众多制膜方法中,气息图案法以其简便易行、制膜效果好、环保等特点得到了广泛关注。科学家们一直致力于采用不同的材料和手段来进一步提高气息图案法多孔薄膜的性能。本文结合了最新的研究状况,探讨了基于气息图案法有序多孔薄膜的制备、改性及应用进展,并对未来的发展方向作出了展望。

胶体晶体模板法制备有序多孔TiO2薄膜的研究

采用两阶段种子乳液聚合法制备了表面含一定量HEA的单分散P(St-co-HEA)微球,通过垂直成膜法,在适当温度下制得该微球的胶体晶体薄膜,配置以钛酸四丁酯为钛源的前驱体溶液来浸泡该薄膜,充分水解后,煅烧除去该模板,即得到有序多孔的TiO2薄膜。研究了聚合反应过程中,引发剂用量、反应温度、反应时间、第二单体量等对单体转化率、微球形貌及粒径的影响。采用FTIR、SEM等对单分散P(St-co-HEA)微球粒径及形貌进行了表征。并对最终的TiO2薄膜进行了SEM表征,其平均孔径约为190nm。

Ag/TiO_2有序多孔复合薄膜的合成及其可见光光催化活性

以自组装SiO2胶体晶体为模板,采用TiCl4溶胶凝胶浸渍提拉法制备了TiO2有序多孔薄膜(TIO),然后利用AgNO3液相渗透法将Ag纳米颗粒沉积在TIO上,成功制备了Ag/TiO2有序多孔复合薄膜(ATIO).通过Raman,FESEM,TEM,XPS和UV-vis等分析手段对复合薄膜进行了表征,结果表明:Ag纳米颗粒的平均尺寸约为10nm,而且与TiO2晶粒之间有强的相互作用.以亚甲基蓝(MB)水溶液为目标降解物,针对不同Ag/Ti相对原子浓度比的样品,考察了其低功率可见光光催化活性及循环使用性,并与Ag/TiO2无序复合薄膜(ATF)作了对比.研究发现,AgNO3前驱体溶液浓度为10mmol/L的ATIO样品具有最高的可见光光催化活性,其光降解率是具有相同AgNO3前驱体溶液浓度ATF的3.19倍,显著增强的光催化活性来源于Ag纳米颗粒和TIO有序多孔结构的协同效应.循环降解实验证明样品具有稳定的光催化活性。

浸渍-提拉法制备PS胶晶模板及有序ZnO多孔薄膜

采用浸渍-提拉法制备聚苯乙烯微球(PS)模板,以醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)、二乙醇胺(NH(C2H2OH)2)、乙醇和水等配制的前驱体溶胶填充PS模板间隙,经过干燥过程原位形成凝胶,最后通过煅烧除去PS微球模板得到有序规则排列的多孔ZnO薄膜。重点讨论了模板在溶胶中的浸渍时间、溶胶的浓度对有序多孔结构形成的影响．通过TG-DTA分析、 XRD、TEM、SEM、IR反射光谱和UV-VIS光谱对结构和性能进行了表征．结果表明, 用无皂聚合制备的PS直径约为400nm,IR反射光谱布拉格反射测定PS模板为fcc结构,平行于基底的密排面为(111),ZnO由无定形向纤锌矿转变温度是460℃,多孔薄膜的孔径约为 280nm,孔壁由晶粒直径约46nm的ZnO粒子构成,．透光率为60％,禁带宽度Eg约为3．24eV．

用聚苯乙烯微球模板组装有序多孔氧化锌薄膜

在洁净的玻璃基片上通过浸提法组装了有序的聚苯乙烯微球(polystyrene spheres,PS)阵列模板。将PS模板再用浸提法垂直浸渍到ZnO溶胶中,在毛细管力的作用下ZnO溶胶进入到微球的间隙中形成凝胶,最后经煅烧除去PS模板而得到多孔ZnO薄膜。模板的反射光谱证实其堆积方式为面心立方结构。用扫描电镜观察了ZnO薄膜的表面形貌。用X射线衍射和紫外/可见光分光光度计对薄膜的性能进行了表征。结果表明:溶胶的浓度和PS模板在溶胶中的浸渍时间对薄膜的形貌有显著的影响,多孔薄膜孔径较微球直径收缩约30%。得到的ZnO薄膜经500℃煅烧后为六方纤锌矿结构,在波长大于550nm后其光谱透过率可达80%以上,禁带宽度约为3.22eV。

In_(2)O_(3)多孔有序薄膜的制备及其对丁酮气敏特性

利用气/液界面自组装法和溶液浸渍转移法制备了单层和双层氧化铟多孔有序气敏薄膜,并对其进行了气敏特性测试,同时利用多物理场耦合进行气敏特性仿真研究.结果表明,制备的气敏薄膜具有规则的孔道结构,孔壁呈现为具有大比表面积的片状结构.基于该气敏材料的气体传感器对丁酮表现出优良的气敏特性,单层In_(2)O_(3)多孔有序气体传感器在最佳工作温度350℃的条件下对质量分数为100×10^(-6)的丁酮的灵敏度为15.37,响应时间仅为4.3 s;双层In2O3多孔有序气体传感器在最佳工作温度375℃的条件下对质量分数为100×10^(-6)的丁酮的灵敏度为20.45,响应时间为22.7 s.仿真结果与气敏特性测试结果吻合较好.

有序自组装聚合物纳米结构

采用水辅助方法(water-assistedfabricationmethod),分别以4-十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)和聚2-甲氧基-5-(2'-乙烯基-己氧基)苯乙炔(MEH-PPV)两种功能高聚物为成膜材料,冷凝水滴为模板,利用水滴在聚合物溶液表面的自组装,制备出了两种纳米层次以上的蜂窝状有序多孔聚合物薄膜.通过原子力显微镜和共聚焦荧光显微镜对其形貌、电学性质和荧光图像进行了表征.

紫外光驱动微纳结构薄膜的气敏特性研究

采用基于有机模板的溶液浸渍-无损转移法制备ZnO微纳多孔有序薄膜,研究了在不同紫外光强度照射下和不同尺寸孔径的ZnO微纳多孔有序薄膜对NO_2气敏性能的影响。结果表明,以500 nm聚苯乙烯(PS)球为模板制备的ZnO微纳多孔薄膜传感器,在0.35 m W/cm^3紫外光照射下具有较高的灵敏度、较快的响应和恢复时间。随着紫外光强度的增强和孔径尺寸的增大,ZnO微纳多孔薄膜传感器的灵敏度降低;且在紫外光照射下ZnO微纳有序多孔薄膜对乙醇、甲醛、H_2S、SO_2和CH_4等气体具有很好的选择性。

含银纳米晶TiO2有序多孔膜层的制备及其光学性能

以单分散聚苯乙烯(PS)微球为原料,水为稀释溶剂,利用垂直沉降法制备出多层PS球有序阵列模板。采用溶胶–凝胶法制备TiO2溶胶,并用胶晶模板法制备出锐钛矿型TiO2有序多孔薄膜。然后将金属银纳米晶掺入多孔膜骨架中制备出含银纳米晶的TiO2有序多孔发光薄膜。分析了掺银的TiO2有序多孔膜的形貌与结构,并研究了掺银的TiO2有序多孔膜吸附罗丹明B及量子点CdSe荧光物质的荧光增强性能。结果表明:掺银的TiO2薄膜基本呈现多孔结构并保留有一定的有序性。有序多孔骨架中银纳米晶的表面荧光增强作用可大幅度提升荧光物质的荧光性能,从而扩展了TiO2有序多孔薄膜在生物信息探测、光信息处理领域的应用。