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基于黑磷納米片及有機小分子組裝單元的有序LB膜制備與性能研究
來源：李敏 瀏覽 1538 次 發(fā)布時間:2023-01-16
【摘要】：分子自組裝是由較弱的、可逆的非共價鍵作用力形成的超分子體系，且擁有分子識別基礎上的特殊功能。在氣液界面上的分子自組裝的方式稱為Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)，利用Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)制備的復合膜材料擁有很好的理化性質(zhì)和許多領(lǐng)域中廣闊的應用價值。黑磷(BP)是一種類似石墨烯的二維材料，由于其特殊的結(jié)構(gòu)，在催化、能源、傳感、生物醫(yī)學等領(lǐng)域有著巨大的潛在價值，因此，BP功能化的研究對于自組裝納米材料的開發(fā)至關(guān)重要。
本文通過Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)成功設計制備了經(jīng)過化學修飾的黑磷納米片(f-BPNSs)與染料的復合膜，研究其自組裝機理和超分子材料性能。首先，為了更好地利用BP的特性，將其剝離形成BP納米片(BPNSs)，然后用4-疊氮苯甲酸修飾表面得到改性后的BP納米片(f-BPNSs)以保持BP納米片在環(huán)境中的穩(wěn)定性。通過Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)制備了基于黑磷納米片(BPNSs)和染料的復合膜。紫外可見光譜，透射電子顯微鏡(TEM)，原子力顯微鏡(AFM)等表征圖像證明了復合膜的成功制備。此外，所得的f-BPNSs-染料復合LB膜對酸和堿氣體表現(xiàn)出良好的敏感性。表面增強拉曼散射(SERS)的結(jié)果表明，f-BPNSs-染料復合膜對Rhodamine 6G(R6G)分子具有表面增強的性能。
當前的工作為基于BP的自組裝膜材料氣體傳感器和SERS的開發(fā)提供了新的線索。另外，膽固醇酰胺衍生物分子由于具有易衍生和低成本的特點，已成為有機合成研究領(lǐng)域中具有吸引力的初始材料或模型系統(tǒng)。本文通過Langmuir-Blodgett(LB)技術(shù)制備了膽固醇酰胺衍生物(CHAM)與β-環(huán)糊精及β-環(huán)糊精聚合物的LB膜，實驗中利用原子力顯微鏡，紅外光譜，紫外光譜及透射電鏡等多種表征手段研究所制備的LB膜組裝過程的多樣化和主客體識別機理，表征發(fā)現(xiàn)在氣液界面的二維空間內(nèi)分子進行自組裝得到了有序的分子薄膜，而且CHAM分子中的金剛烷基團插入到環(huán)糊精的分子空腔中發(fā)生了主客體識別形成了包絡復合物。此外，所得的CHAM-poly-β-環(huán)糊精復合膜具有較好的光電性能。