气液界面阳离子型Gemini表面活性剂-硬脂酸混合单分子膜性质

研究了阳离子型Gemini表面活性剂([C18H37(CH3)2N —(CH2)3—N (CH3)2C18H37],2Br-,简写为18-3-18,2Br-1)和硬脂酸(SA)混合单分子膜在气液界面上的性质;测定了这一混合体系的表面压-平均分子面积(-πA)等温线;计算了混合单分子膜的压缩比(κ)以及过剩面积(Aex)与混合单分子膜的组成(硬脂酸的摩尔分数,xSA)的关系;给出了过剩面积和理想混合面积之比与混合单分子膜组成的关系;并用原子力显微镜(AFM)观察了单分子膜在不同组分下的形貌。结果显示:表面压起始增加值所对应的平均分子面积随xSA增加而降低,并且混合单分子膜由液态扩张膜向凝固态膜转变,混合单分子膜出现严重的负偏离现象。由混合单分子膜的可混合性和非理想性可看出,18-3-18,2Br-1与SA在气液界面上存在较强的相互作用,它们之间容易混合。AFM图像还说明18-3-18,2Br-1分子难以成膜,SA分子易于成膜,在18-3-18,2Br-1中加入SA可以增加18-3-18,2Br-1成膜的可能性。     

环糊精衍生物与偶氮苯Langmuir复合膜的界面自组装与主客体识别研究

设计合成了胆固醇修饰的环糊精衍生物(CD—CHOL)以及偶氮苯修饰的聚丙烯酸化合物(PAA—Azo),通过气液界面组装成功制备了Langmuir膜,由表面压-分子面积等温线表征界面铺展行为,采用原子力显微镜(AFM)对单层Langmuir膜的形貌进行了表征,进一步通过紫外光谱、圆二色谱、红外光谱、X射线光电子能谱研究组装膜中环糊精与偶氮苯基团的自组装过程与主客体识别机理。实验结果表明,CD—CHOL在纯水亚相与PAA—Azo亚相表面形成稳定的Langmuir膜,同时环糊精与偶氮苯基团之间发生了主客体识别。本研究工作为环糊精衍生物界面组装与主客体识别相关研究提供了新的探索。     

胆固醇酰胺衍生物Langmuir复合膜自组装与纳米结构研究

胆固醇作为一种有机小分子结构单元,广泛应用于两亲分子自组装领域。本研究主要利用了两种胆固醇酰胺衍生物(CH-1、CH-2)分子,以纯水为亚相通过气液界面组装成功制备了Langmuir膜,由表面压力-分子面积等温线表征界面铺展行为,采用原子力显微镜(AFM)对单层Langmuir膜的形貌进行了表征,进一步通过紫外光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)研究CH-1及CH-2分子制备的多层Langmuir膜界面光谱表征及界面组装过程。实验结果表明,CH-1、CH-2分子在纯水亚相表面形成稳定的Langmuir膜,同时由于CH-2分子在CH-1分子的基础上发生取代效应,从而使两种分子产生不同的组装行为。因此,本研究工作为胆固醇衍生物界面自组装及其纳米结构的相关研究提供了新的思路。     

Fe3O4纳米粒子在气液界面上与Gemini分子的组装

以共沉淀法制得的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性的纳米Fe3O4溶胶作为亚相,在其气/液界面上与Gemini表面活性剂分子进行了组装,用表面压与单分子面积曲线测定、透射电镜(TEM)和布儒斯特角显微镜(BAM)等手段进行了表征.结果表明:SDBS表面修饰后的Fe3O4纳米粒子表面带负电荷,平均粒径约为10 nm;Fe3O4粒子受到Gemini分子中阳离子头基的吸引进入Gemini单分子层,使得其平均单分子面积从1.00 nm2增加到1.28 nm2,崩溃压从34 mN.m-1升高到40 mN.m-1;通过控制Gemini单分子层的表面压在12~15 mN.m-1范围内,Gemini分子形成聚集并规则地排列形成六边形的区域分布在气/液界面上,Fe3O4纳米粒子受到Gemini分子的静电作用进入Gemini单分子层,在气/液界面上组装成具有六边形形貌的Gemini-Fe3O4复合单分子膜.     

5,10,15-三对氯苯基-20-邻(α-氧基硬脂酸)苯基卟啉Langmuir-Blodgett膜的性质研究

研究了具有双亲性的5,10,15-三对氯苯基-20-邻(α-氧基硬脂酸)苯基卟啉(TSPP)在气-液界面上的成膜性能,制备了不同层数的TSPP LB膜.利用UV-vis分光光度计,小角x射线衍射,原子力显微镜等方法,研究了膜的表面形貌及卟啉分子在膜中的排列取向及相互作用.实验结果表明:双亲性的5,10,15-三对氯苯基-20-邻(α-氧基硬脂酸)苯基卟啉(TSPP)在气液界面上具有良好的成膜性能,制备的单层和多层LB膜性能稳定并具有良好的纵向均匀性和结构周期性.在旋转涂得的薄膜上,TSPP分子以聚集体的形式分散分布,未聚集的TSPP分子形成的薄膜,表面分布着大量针孔状的缺陷;LB膜表面平整均匀,TSPP分子的环平面紧密地排列在一起以羧基为支撑点垂直“站立”在基片平面上,分子侧链与基片平面成52.3°角排列.     

水分蒸发抑制剂生物降解性研究

探讨水分蒸发抑制剂成膜材料十六醇的生物降解性能.研究表明,在经过驯化的活性污泥中,以能够生物降解高级脂肪醇的微生物为主,这类微生物被抑制剂溶液诱导产生可以生物降解抑制剂的酶,对水分蒸发抑制剂具有很好的生物降解性能.实验结果显示,当降解时间为3.h,底物质量浓度为70.mg/L,污泥浓度(MLSS)为3.3.g/L,溶解氧为3.0.mg/L时,生物降解效果最佳,降解率可达88.57%.并且实验证明了铺展抑制剂后对水体水质的影响小,无污染.     

硬脂酸单分子膜诱导下草酸钙晶体的生长

采用扫描电子显微镜(SEM),对比研究了硬脂酸(SA)单分子膜存在下的膜/液界面,无膜时的气/液界面以及在本体溶液中草酸钙晶体的生长规律.发现在没有单分子膜的气/液界面,草酸钙晶体呈无序生长,且与本体溶液中生长的草酸钙晶体具有相同的叉生晶型;而在有SA单分子膜存在下的膜/液界面,草酸钙晶体变为有序的孪生晶型;尿大分子硫酸软骨素A(C4S)抑制膜/液界面草酸钙晶体(101)晶面的二维生长,促使草酸钙形成薄片状晶体.     

双子型VES清洁泡沫压裂液稳泡性能

针对双子型黏弹性表面活性剂(VES)泡沫压裂液不同于常规泡沫压裂液的稳泡机理,采用微观气体扩散测定、低温冷冻电镜透射、界面流变测试、微观可视化等研究手段,对排液速度、液膜强度、气体扩散速度等进行测试分析。研究结果表明:VES泡沫压裂液的液相中形成互相缠绕的蠕虫状胶束,减缓液膜排液速度,促使泡沫析液半衰期相对单一表面活性剂泡沫延长2~3个数量级;VES泡沫气液界面上吸附达到饱和状态的表面活性剂分子以及体相中互相缠绕的蠕虫状胶束抑制了气体扩散作用;VES泡沫液膜具有较高的界面扩张黏弹模量,这有助于增强气泡抵抗变形及自我修复的能力,进而提高泡沫适应压力波动的能力。这些特性使双子型VES清洁泡沫压裂液具有比常规泡沫压裂液更良好稳泡性能。     

基于配位聚合物薄膜的电存储器件

研究发现,2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑(DMcT)的乙醚溶液能够与铜膜发生固-液界面反应,并在铜膜表面上形成了一层配位聚合物薄膜(Cu-DMcT).研究还发现,Cu/Cu-DMcT/Al器件具有一次写入、多次读取(WORM)的电存储性能,并有很好的成品率和信息保持性能.器件的高低阻态比可以高达106.     

基于界面相互干扰能分析法的二乙醇胺水溶液自发浸润聚偏氟乙烯疏水微孔膜的机理研究

通过van Oss范德华表面张力拟合法,拟合出了聚偏氟乙烯（PVDF）疏水微孔膜和润湿PVDF膜的各界面张力,证实了表面活性剂的吸附入侵机理同样适用于二乙醇胺（DEA）溶液浸润PVDF膜。通过吸附实验和HyperChem软件的分子优化推算出了DEA分子在固液界面的相互干扰能,利用Hamaker算法计算了DEA分子与PVDF膜的相互干扰能。结合DEA分子的固液、固气相互干扰能和Starov界面吸附常数方程,定量计算出了DEA分子在PVDF膜上的固气界面吸附常数几乎为0,即DEA分子在自发浸润过程中吸附在固气表面的可能性极小,从而证实了DEA溶液缓慢浸润PVDF疏水微孔膜的机理是由于固液界面吸附导致固液界面张力下降而引起的液气界面附加压力反向。从相互干扰能的角度研究了润湿现象,并基于所得机理提出了抵抗润湿的方法。     

β-NaYF4：Yb，Er上转换发光纳米晶的制备及表面性能

利用热分解法制备出β-NaYF4：20mol％Yb,2mol％Er上转换发光纳米晶,并采用两种方法对产物进行后处理。分别用X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、荧光光谱（FL）、傅立叶红外光谱仪（FT—IR）对产物的结构、形貌、发光性质及表面性能进行了表征。结果表明,制备的NaYF4：20mol％Yb,2mol％Er纳米晶为六方相,粒径分布均匀为25nm左右,在980nm红外光激发下,呈现强的上转换发光。两种后处理方法对纳米晶的上转换发光强度及表面性能均产生了影响,但其形貌及晶相无变化。     

多孔硅薄膜的微结构及其XRD研究

使用扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线衍射研究了多孔硅薄膜的微结构.SEM图像显示：多孔硅膜表面的微结构比较均匀;沿纵向方向薄膜内部空腔呈流线型分布;孔和孔之间的间距为10～20 nm.AFM形貌表明：其表面在1×1μm范围内的均方根粗糙度为4.75 nm.XRD结果说明：多孔硅薄膜晶体晶格常数随深度增加而变大,多孔硅薄膜孔壁上Si？H键的比例将减少.     

基于FirPic的蓝色有机电致磷光器件

利用真空蒸镀的方法,制备了结构为ITO/NPB(20 nm)/MCP(3 nm)/MCP:Firpic(z%,x nm)/TPBi(10nm)/Alq3(30 nm)/Cs2CO3:Ag2O(2 nm,20%)/Al(100 nm)的器件.研究了不同掺杂浓度(z=5,8,10和12)和不同厚度(x=5,10,15,20和25)对器件性能的影响.首先确定MCP:Firpic层的厚度为5 nm,调节掺杂浓度.结果表明当掺杂浓度为10%时,器件的效率和亮度都为最大.驱动电压为8 V时,最大电流效率为6.996 cd/A;驱动电压为15 V时,最大亮度为10 064 cd/m2.在10%的掺杂浓度下,调节MCP:Firpic层的厚度.当厚度为20 nm时,器件的性能较好.驱动电压为13 V时,电流密度为2.248 mA/cm2,效率为10.35 cd/A;驱动电压为21 V时,电流密度为304.16 mA/cm2,亮度为21 950 cd/m2.     

戊二醛对原子力显微镜观测大肠杆菌的影晌

戊二醛作为生物材料的固定剂,在原子力显微镜（AFM）制样中已广泛使用．虽然已有用戊二醛观测大肠杆菌的文献报道,但到目前为止,关于戊二醛在AFM观测大肠杆菌中的作用还缺乏系统研究．首先分析AFM扫描图像的假像,进而探讨戊二醛的浓度和固定时间对AFM图像质量和大肠杆菌表面形貌的影响．结果表明,戊二醛的浓度和固定时间对AFM图像的清晰度、大肠杆菌的微观结构以及细胞的三维尺寸都有着重要影响．在相同固定条件下所扫描的AFM图像与扫描电子显微镜（SEM）图像对比发现,两者的形貌相似,而AFM图像比SEM图像分辨率更高,在定量分析上也更有优势．     

PbTe薄膜磁控溅射生长及其微结构研究

利用磁控溅射法在BaF2（111）单晶衬底上生长了PhTe薄膜,通过原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外透射谱（FTIR）表征了溅射PbTe/BaF2（111）薄膜的微结构和光学特性．测量结果显示：溅射生长的PbTe／BaF2（111）薄膜表面由规则金字塔形岛和三角形坑组成的纳米颗粒构成,且薄膜沿〈111〉取向择优生长,其晶粒大小与表面纳米颗粒大小接近．室温下傅里叶红外透射谱及其理论模拟表明溅射生长的PbTe薄膜光学吸收带隙（Eg=0．351eV）出现蓝移,与PbTe纳米晶粒的尺寸效应有关．     

CePO_4：Dy（3＋）微纳米纤维的制备及其荧光特性的研究

采用高压静电纺丝技术和高温焙烧制得CePO4：Dy3＋微纳米纤维。通过扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）、差热-热重分析（TG-DTA）及荧光光谱（PL）等测试手段对纤维的表面形貌、纯度、晶型及荧光性质进行了表征。SEM测试结果显示经过1100℃焙烧,纤维直径减小到150 nm左右。XRD测试结果显示焙烧温度越高,样品的结晶性越好,其晶相为单斜晶相,与国际标准数据库No.83-0650基本吻合。FTIR测试结果与XRD测试结果相吻合。荧光光谱测试显示样品具有较好的荧光性质,尤其是发射光谱展示了Dy3＋的4F9/2-6H15/2,4 F9/2-6 H13/2标准跃迁并表明发射强度在一定浓度范围内（摩尔分数为0～5.0%）随着Dy3＋掺杂浓度的增大而增强。     

碳化硅薄膜制备及其场发射特性

采用热丝化学气相沉积法在Si（111）、Ti（101）衬底上制备了SiC薄膜,并利用X射线衍射和傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）对薄膜的结构、成分及化学键合状态进行了分析．XRD结果表明,制备的SiC薄膜呈现3C-SiC结晶相,有很好的择优取向性．HIR谱显示,薄膜的吸收特性主要为Si-C键的吸收,其吸收峰为804．95cm^-1．从原子力显微镜对SiC薄膜表面形貌的测试分析可以看出,样品表面呈规则精细颗粒状结构且薄膜结构致密．此外,在高真空系统中（6．0×10^-4Pa）对生长的SiC薄膜进行场敛发射特性测试,结果表明生长的SiC薄膜具有场致发射特性：样品的开启电压为82．1V／μm,最大电流密度为631．5μA／cm^2．     

基因转运载体的原子力显微镜研究

通过原子力显微镜观测阳离子脂质体及其与DNA复合物的结构。将一定量的阳离子脂质体以及阳离子脂质体／DAN复合物滴加到新解理的云母片上,干燥后用原子力显微镜观测。结果表明,阳离子脂质体在云母片上形成的颗粒为球形或椭圆形,粒径分布较为均匀;阳离子脂质体／DNA复合物在云母片上的颗粒形状不规则,粒径分布不均且比空白脂质体的粒径大。通过原子力显微镜可以快速有效地观测脂质体以及脂质体／DNA复合物的粒径、表面形态等,为分析脂质体的物理化学性质与基因转运效率的关系提供了一种研究方法。     

新型金乙炔咔唑基配合物-钼磷酸纳米杂化LB膜的制备与光电性质

以刚棒状金乙炔咔唑基配合物(OMA)作有机组分,Keggin结构多金属氧酸盐钼磷酸H3PMo12O40作无机组分,用LB技术制备新型有机-无机纳米杂化LB膜.用-πA曲线、UV-Vis吸收光谱、荧光光谱(FS)、原子力显微镜(AFM)、扫描隧道显微镜(STM)进行表征,结果表明:标题LB膜具有交替排列的纳米层状结构,OMA/H3PMo12O40单层膜呈现半导体特性,当监控电压在-3~+3 V时,其隧道电流I值为±100 nA.     

锗/硅量子点形貌随退火温度的变化与电学特性研究

研究了锗(Ge)量子点薄膜表面形貌随退火温度的变化及其相应的电学特性。以锗烷为主要反应气体,应用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)在300℃温度、p-硅(100)基片上沉积了锗量子点薄膜,然后分别在400℃、500℃、600℃温度下退火。应用原子力显微镜(AFM)系统地观察了锗量子点薄膜的二维、三维图像,发现原位生长的锗量子点尺寸起伏大、薄膜表面比较粗糙。退火后,锗量子点分布趋于均匀,并且随退火温度的升高,量子点呈一定的取向排列,表面变得平整。通过电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)测试,发现锗量子点薄膜具有良好的电学特性。随退火温度的升高,电流、电容显著增大,漏电流减小,说明退火后,锗量子点薄膜晶界和粗糙度减小,使样品的表面、界面特性更好。