硅烷自组装膜对碳钢表面的改性及缓蚀性能研究

采用分子自组装技术在碳钢表面制备了3-巯基丙基三甲氧基硅烷自组装膜(MPTS-SAM).通过原子力显微镜(AFM)观察了碳钢表面成膜过程,并对其表面粗糙度进行了分析;利用动电位极化曲线研究了该自组装膜对碳钢的缓蚀性能.结果显示:该自组装膜对碳钢具有良好的缓蚀性能,且经MPTS自组装分子膜改性处理的碳钢表面较平滑,粗糙度明显降低;硅烷分子的水解程度对自组装有一定影响,且随着组装时间的延长,自组装膜更完整,对碳钢的缓蚀效率更高.     

自组装单分子膜成膜形貌及其缓蚀性能的研究

新工艺方法在玻璃基体表层及银片表面制备出3-巯基丙基三甲氧基硅烷自组装单分子膜（MPS-SAM）,并利用扫描电子显微镜（SEM）观察了玻璃基体薄膜形貌,使用自动椭圆偏振测厚仪SGC-2测出其膜厚;运用金相显微镜观测出银片表面形貌变化并结合触针式粗糙度测量仪得出其膜厚范围;同时通过塔菲尔曲线(Tafel)对银片电极的电化学性能进行了对比分析。结果表明：组装溶液的成膜形貌与致密性受组装时间的影响很大且在金属与非金属表面的成膜时间大不相同;银片表面组装膜形貌的变化决定其缓蚀性能、稳定性和致密性等条件。     

席夫碱自组装膜对铜缓蚀性能的研究

合成了双水杨醛缩邻苯二胺席夫碱,在铜片表面制备了席夫碱的自组装分子膜.利用电化学工作站分析了席夫碱自组装膜对铜片的缓蚀效果,利用金相显微镜观察1 mol/L HCl腐蚀后铜片表面形貌.结果表明:双水杨醛缩邻苯二胺席夫碱对铜有一定的缓蚀效果,自组装膜在1 mol/L的盐酸溶液中缓蚀效率达到85.3％.自组装膜的缓蚀效率与浓度有关,浓度高的自组装膜对铜片的缓蚀作用明显高于低浓度的自组装膜.     

钢表面2-巯基苯并噻唑衍生物自组装膜的缓蚀性能研究

运用自组装技术在钢片表面制备了2-巯基苯并噻唑衍生物的分子膜,并用倒置金相显微镜观察了其自组装分子膜的膜形貌;采用电化学测试技术研究了自组装膜在1mol/L HCl中对钢片的缓蚀性能。结果表明,这种2-巯基苯并噻唑衍生物缓蚀剂自组装膜对钢片有良好的缓蚀能力。     

一种适于水相中使用的表面增强拉曼散射基底的制备

利用自组装技术和银镜反应给出了一种制备表面增强拉曼散射基底的新方法.以自组装的方法在玻璃基片上组装巯丙基三甲氧基硅烷分子膜,利用这层分子膜使银纳米颗粒与基底表面形成较强的化学键结合.通过优化银镜反应条件,得到了可以长时间在水相中使用的高活性表面增强拉曼散射基底.结果显示其检测灵敏度可达单分子层,且具有很好的稳定性和重复性.     

3-巯丙基三甲氧基硅烷自组装膜的制备及其摩擦学性能

采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面制备了3-巯丙基三甲氧基硅烷单层膜(MPTS-SAM),运用原子力显微镜(AFM)观察了薄膜的表面形貌,使用X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜表面典型元素的化学状态,并运用静-动摩擦系数测定仪评价了薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:在组装初期,硅烷水解产物主要是与基体表面的羟基发生聚合反应,表面出现岛状物;随着组装时间的增加,基体表面的有机硅烷分子之间发生聚合反应,当组装90min后,可以在基体表面形成完整的自组装薄膜.当组装MPTE-SAM后,基片表面的摩擦系数由无膜时的0.85降到了0.19,说明MPTE-SAM可以降低基片的摩擦系数,并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能.     

MPTS/MPTES复合自组装薄膜的制备及摩擦磨损特性分析

采用分子自组装技术,在单晶硅表面制备3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPTES)薄膜以及MPTS/MPTES复合自组装薄膜,利用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）及接触角测定仪对MPTS/MPTES复合薄膜的结构进行分析,并采用DF PM型动/静摩擦系数精密测定仪评价其摩擦磨损性能.结果表明,与MPTS薄膜和MPTES薄膜相比,MPTS/MPTES复合薄膜具有优异的疏水性和摩擦磨损性能,其原因在于MPTS/MPTES复合薄膜的分子体积较大并具有可移动性和特殊的柔韧性,其基底附近呈现出类似于固体紧密排列的结构并具有一定的刚性和承载能力.     

2-巯基苯并噻唑衍生物自组装分子膜对45#钢的缓蚀性能

合成了2-辛巯基苯并噻唑化合物,运用IR、MS和元素分析等方法对其结构进行了表征。通过自组装技术在钢片表面制备有机分子膜;采用静态失重法和电化学测试技术研究了自组装膜在1mol/LHCl中对钢片的缓蚀性能。结果表明,2-巯基苯并噻唑衍生物缓蚀剂自组装膜对钢片有良好的缓蚀能力。     

硅烷自组装单分子层生长条件的优化

对长碳链硅烷在玻璃片表面自组装形成单分子层膜进行研究。以甲苯为溶剂,使辛烷基三乙氧基硅烷(OTES)、十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)、3-胺丙基三乙氧基硅烷(APTES)和十八烷基三氯硅烷(OTS)在玻璃表面进行生长,考察反应时间、反应浓度和可水解基团对自组装单分子层膜的影响。用接触角仪和全反射红外光谱仪(FT-IR)对单分子膜进行表征。结果表明:带有—Cl水解基团的OTS最易生长,而带有乙氧基离去基团的OTES比带有甲氧基的DTMS容易反应。在24℃时,1 mmol/L OTES反应20 min自组装单分子层膜生长很好,并且表面比较规整均一。     

采用溶剂抽提法制备3-巯丙基三甲氧基硅烷自组装单层膜

为提高硅烷自组装单层膜的质量,提出溶剂抽提制备的工艺.玻片在5×10-3 mol/L的巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)苯溶液浸泡反应,依次用苯、丙酮、双蒸水回流抽提,得到MPTS的自组装膜.使用接触角、俄歇电子能谱及x射线光电子能谱等方法进行表征.研究结果表明:在惰性气体保护下,连续使用非极性溶剂和极性溶剂抽提,有效清除玻璃表面硅烷的物理吸附层,有效防止巯基硅烷的氧化,获得膜厚度为0.8咖、均匀的MPTS自组装单层膜.该工艺为制备稳定的硅烷自组装单层膜提供一种新方法.     

热镀锌板上γ-APT硅烷自组装膜的制备及相容性

采用交流阻抗谱和接触角的方法研究了γ-APT硅烷的单分子自组装膜在热镀锌钢板表面的成膜过程,以及γ-APT硅烷自组装膜和γ-GPT硅烷的相容性.实验成功制备硅烷单分子自组装膜.组装开始时硅烷分子水解生成硅醇键的一端快速吸附在锌的表面并形成了Si—O—Zn键,硅烷分子之间的硅醇键随即脱水形成Si—O—Si键,从而自组装成为有序、规律排布的单分子自组装膜,组装10 h后膜的完整性最好,随后形成连续性较差的混杂膜.经过10 h组装后的γ-APT硅烷自组装膜与γ-GPT硅烷具有良好的相容性.     

烷氧基硅烷修饰对电化学预处理铝合金表面性能的影响

采用含有不同基团的烷氧基硅烷对电化学刻蚀后的铝合金基底进行修饰,得到具有多种性能的铝合金/聚硅氧烷复合层.将铝合金基底通过电化学方法刻蚀后,分别放入γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷中浸涂一段时间,得到了具有超亲水、疏水和超疏水三种特性的复合层,其水接触角(WCA)分别为0°、147.8°±0.9°和157.8°±1.3°.结果表明,使用含有亲水基团的硅烷修饰后,铝合金表面表现为超亲水性;而用具有疏水基团的硅烷修饰后,铝合金表面表现出疏水性或超疏水性.通过胶带测试表征了涂层的粘附性,发现随着胶带剥离次数增加:经γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷修饰的铝合金/聚硅氧烷复合层,超亲水性减弱,直至第10次之后WCA稳定在大约110°;经二甲基二乙氧基硅烷修饰的铝合金/聚硅氧烷复合层,WCA减小至134°;经甲基三甲氧基硅烷修饰的铝合金/聚硅氧烷复合层,在6次胶带剥离后,超疏水性能开始降低,25次胶带剥离后WCA稳定在大约140°.     

有机硅烷/稀土复合自组装膜的制备与摩擦磨损特性

利用分子自组装技术在单晶硅表面制备有机硅烷/稀土复合自组装膜,利用接触角测定仪、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析表征了薄膜的组成和结构,采用UMT-2MT型摩擦磨损试验机评价薄膜的摩擦磨损性能.研究结果表明:通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷硅烷偶联剂在单晶硅基片表面的成功组装,获得了较为均匀的硅烷化表面,而稀土元素可以组装到磷化后的硅烷化表面;在较低载荷下,有机硅烷/稀土复合薄膜不但具有较低的摩擦系数,同时也表现出良好的耐磨性和摩擦稳定性,显示其在微机构表面改性的潜在应用前景.     

微接触印刷法制备新型液晶垂直取向膜

采用微接触印刷法在盖玻片表面制备了微米级沟槽状N′-β′-氨乙基-N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷薄膜,通过在其表面组装Cu ²⁺制得了液晶垂直取向膜。当有机膦化合物甲基膦酸二甲酯(DMMP)气体通过薄膜表面时,液晶分子发生偏转;当新鲜空气通过时,液晶分子恢复垂直排列,从而实现对DMMP的定性检测。     

CdS量子点自组装膜对DNA的界面传感

以巯基乙酸为稳定剂,在水相中直接合成表面带负电荷,具有良好的分散性CdS量子点.利用CdS量子点、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和壳聚糖之间的静电吸引相互作用,在石英表面通过层层组装,构筑多层CdS量子点纳米薄膜.采用荧光光谱、荧光显微镜对Quartz/APES/CdS量子点自组装膜进行表征,并将该膜用于对DNA的界面荧光传...     

304不锈钢表面复合硅烷膜的制备及其耐蚀性能

本文利用1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTSE)和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)两种硅烷自组装修饰304不锈钢表面,制备BTSE、FDTS硅烷膜和BTSE-FDTS复合硅烷膜。通过原子力显微镜(AFM)、X线能谱分析(EDS)和静态接触角(WCA)对样品进行表征。实验表明:与单层BTSE和FDTS硅烷膜相比,BTSE-FDTS复合硅烷膜厚度更大(平均厚度为30 nm),F元素分布均匀且更致密,疏水性更强,静态接触角达到120°。极化曲线和加速腐蚀试验表明BTSE-FDTS复合硅烷膜的抗腐蚀性能优于单层硅烷膜和未修饰的不锈钢。与未修饰的不锈钢相比,复合硅烷膜的缓蚀效率达到84.2%,腐蚀损失率减少72.8%。     

DNAzyme在金电极上自组装电化学生物传感器的制备

利用巯基与金表面Au-S键的自组装技术,可以将巯基修饰的DNAzyme固定在金电极表面形成电化学生物传感器,并以含有[Fe(CN)6]3-/4-的磷酸缓冲液(PBS)作为电化学检测底液,利用循环伏安法初步研究该修饰电极的电化学行为和修饰过程的电化学表征.DNAzymes自组装膜的存在明显抑制了二茂铁与[Fe(CN)6]3-/4-之间的电子转移.结果表明,基于巯基修饰的DNAzyme在金电极表面能够发生自组装作用,在金电极表面形成较为稳固的自组装DNAzyme膜.     

介孔材料SBA-15的功能修饰及其对水中铜离子的吸附

以三嵌段共聚物P123作为模板剂,采用水热法合成出具有规则孔道高度有序的介孔氧化硅材料SBA-15,利用3-巯丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三甲氧基硅烷分别对其进行功能化,成功引入对重金属离子有强吸附性能的巯基和氨基,使用XRD、SEM等测试手段对介孔材料进行了表征。吸附实验和Langmuir模型拟合结果表明,巯基和氨基SBA-15对铜离子的理论吸附量分别能达到1.10mmol/g和0.74mmol/g。     

应用压电型生物传感器研究寡核苷酸在石英金膜表面的固定

应用课题组自行研制的压电型生物芯片分析仪,利用分子自组装技术将5端巯基修饰的寡核苷酸固定在石英金膜表面,制成DNA传感器,并用它进行了寡核苷酸在石英金膜表面的定量分析,初步检测了所研制的分析仪的基本性能。     

氨基硅烷自组装分子膜的制备与摩擦特性

采用原子力显微镜对3-氨基丙基-三乙氧基硅烷自组装分子膜成膜过程进行了表征,其成膜过程包括两个阶段,第一阶段为APS水解产物与基体表面发生聚合反应,表现为"岛"式结构数量增多.第二阶段为APS分子之间发生聚合反应,表现为"岛"式结构长大.在微摩擦磨损试验机对氨基硅烷摩擦特性的研究表明,在载荷为50 mN时,钢球与APS自组装分子膜间的摩擦系数随滑动速度的增加而减小.在滑动速度为0.33×10-4 m/s时,钢球与APS自组装分子膜间的摩擦系数随着载荷的增大逐渐减小,但变化幅度不大.