导　　师： 沈玉华;谢安建

学科专业： G0301

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 安徽大学

摘　　要： 将高分子和各种功能的无机纳米粒子通过超分子化学进行组装，制备厚度可控、有序性高、稳定性好的有机/无机纳米复合薄膜，是当今材料科学的研究热点。有机/无机纳米复合薄膜在光电器件、太阳能电池、传感器、分离膜、催化等方面具有潜在的应用前景。本论文利用维生素e(ve)单分子膜原位制备了银、金纳米粒子，进而组装了含银、金纳米粒子的lb膜；利用层层静电自组装技术通过原位合成ag纳米粒子和事先制备硅钨酸(tsa)-ag复合纳米粒子，组装了聚乙烯亚胺(pei)-银/磷钨酸(pta)、壳聚糖(cts)/硅钨酸-ag纳米复合薄膜，采用层层静电自组装和涂敷法制备了tio<,2>纳米复合薄膜，探讨了染料敏化tio<,2>纳米多孔膜电极的光电化学性质。采用透射电子显微镜(tem)、紫外可见吸收光谱(uv-vis)光谱、傅立叶变换红外光谱(ftir)、原子力显微镜(afm)、场发射扫描电子显微镜(fesem)、x射线光电子能谱(xps)、x射线衍射(xrd)、表面轮廓仪和循环伏安法(cv)对所制备的纳米复合膜进行了组分、结构和性能表征。 本论文的主要内容如下： 1．首次利用α-维生素e作为成膜物质，分别在碱性和酸性条件下一步还原ag<,2>so<,4>和haucl<,4>，生成ag、au纳米粒子。单分子膜的π-a等温线表明，随着反应时间的延长，ve分子的平均单分子占有面积逐渐增大，说明越来越多的纳米银和金颗粒镶嵌到单分子膜中。在膜压为20mn/m时，单分子膜上生成粒径大小为3-14nm的椭球和球形的ag纳米粒子，随反应时间的增加，排列从分散转变为紧密；生成的au纳米粒子的形貌有球形、多孪晶的二十面体及三角形；电子衍射结果表明生成的纳米ag为立方面心晶格，三角形的au粒子为单晶。在气液界面上获得了不同尺寸和形貌的银和金粒子。探讨了纳米薄膜的形成机理，ve被氧化时，分子中的二氢吡喃环被打开，生成了醌式结构。 2．将聚乙烯亚胺-银离子溶液和磷钨酸溶液通过静电作用交替沉积在基底上，利用磷钨酸在紫外灯照射下生成的杂多蓝既作为成膜物质，又作为还原剂和光催化剂，使聚电解质膜纳米反应器中的ag<'+>原位还原成ag纳米粒子，制备了含有ag纳米粒子的{pei-ag/pta}n多层膜。在膜中得到的球形ag纳米粒子粒径约为4-7nm，单分散性好。膜表面有一定的粗糙度，膜的吸光度随着膜层数的增加呈线性增长，多层膜是均匀组装的。pei-ag/pta多层膜对尿酸和多巴胺氧化具有较好的电催化活性，有望用于电化学传感器。 3．利用硅钨酸溶液在紫外光照射下还原agno<,3>制备tsa-ag复合纳米粒子，将正电荷的壳聚糖与硅钨酸-ag复合纳米粒子溶液通过静电作用交替沉积在基底上组装复合多层膜。tsa-ag复合纳米粒子在膜上的覆盖率随组装层数和沉积时间的增加而增加，且以垂直薄膜表面的方向生长。聚电解质和纳米粒子层之间存在一定的互穿，膜的形成是层层均一和逐层生长。cv结果表明多层膜对氧还原有较好的电催化活性。 4．采用层层静电自组装构筑聚丙烯酸钠(paas)/tio<,2>复合薄膜，并使用新型染料敏化tio<,2>纳米晶膜，进而组装染料敏化的太阳能电池。所制备电极呈纳米多孔，电池的能量转换效率为1.29％，残留在tio<,2>纳米多层膜中的paas组分是影响染料敏化的太阳能电池效率提高的一个因素，同时发现薄膜对亚甲基蓝有光催化降解作用。在tio<,2>多孔膜的纳米孔里形成pbs纳米粒子，制各tio<,2>/pbs复合半导体纳米多孔膜电极，并用染料顺二硫氰根-双(2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸)合钌(Ⅱ)(ru(bpy)<,2>(ncs)<,2>)进行敏化，探讨了tio<,2>/pbs/ru(bpy)<,2>(ncs)<,2>纳米多孔膜电极的光电化学性质。发现tio<,2>/pbs/ru(bpy)<,2>(ncs)<,2>作为电池光阳极的光电转换效率和能量转换效率与tio<,2>/pbs复合半导体中pbs的含量有关，初步探讨了产生差异的原因。

关 键 词： 高聚物 无机纳米粒子 复合薄膜 层层静电自组装 超分子化学 制备工艺 电化学性能 电催化活性

分 类 号： [TB332 TB383 O641.3]

领　　域： [一般工业技术] [一般工业技术] [理学] [理学]