壓電傳感技術在硫醇-金納米粒子自組裝中的應用研究.pdf

1、本研究工作的目的是為了揭示石英晶體微天平(QCM)金電極上分子自組裝的動力學。前期工作主要是進行諧振電路的調試和校正，使其可用于液相實時現場動力學研究。工作的范圍包括納米金的制備(HAuCl4的化學還原法)、紫外—可見吸收光譜表征(納米金粒徑的大小與最大吸收波長的關系，即粒徑越大，λmax越大)、透射電子顯微鏡表征的結果為，制得的金溶膠分布較均勻，平均粒徑約為20nm，形狀近球形。QCM金電極表面的掃描電子顯微鏡表征的結果為，金電極表面

2、有較大的粗糙度，且部分區(qū)域有缺陷。通過表面自組裝后，表面粗糙度有顯著降低，缺陷消失。這說明通過表面自組裝可以顯著地改變表面的性質，包括表面的潤濕性、穩(wěn)定性(如耐腐蝕性)、生物活性等。 金表面自組裝的研究包括兩個方面，即QCM金電極表面烷基硫醇的自組裝研究、己二硫醇分子膜上納米金的自組裝。 關于金表面烷基硫醇的自組裝研究前人的工作有橢圓光譜法、接觸角測定法、電化學等非現場方法以及STM、SPR、QCM等現場研究方法。這些方

3、法均表明Au表面自組裝動力學分為兩步，首先是快速的吸附過程，一般在幾分鐘內完成，并符合一級動力學方程，接觸角接近或達到極限值，厚度達到極限值的80-90％，QCM測得的頻率改變值也接近極限值。第二步為較慢的表面重組過程，一般持續(xù)數小時。在該過程中膜厚度逐漸達到極限值。影響自組裝速率的因素包括溶劑效應、濃度效應及烷基鏈長效應等。采用不同的溶劑，結果表明，溶劑的介電常數越大(即硫醇的溶解度越小)，表面吸附速率越快，吸附量更大，QCM上達平衡

4、吸附時的頻移更大；硫醇的濃度越大，則表面吸附越快，吸附量越大，QCM上達平衡吸附時的頻移更大；對于不同烷基鏈長的硫醇分子，由于受擴散和立體位阻的影響，長鏈硫醇的吸附速率較短鏈硫醇慢，但成膜質量高于短鏈硫醇分子。 作者使用本實驗室有自主產權的的QCM實時研究1，6-己二硫醇的吸附情況。在開始一段時間內的吸附動力學可用Langmuir式表達。通過對幾種溶劑(乙醇/水=2/1，甲醇/水=2/1，乙醇，庚烷等)中的己二硫醇吸附的實時跟蹤