碳原子線的自組裝.pdf

1、本文報告碳原子線(Carbon Atom Wires，簡寫為CAWs)的自組裝有序排列。利用紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)對碳原子線的巰基化合成產(chǎn)物進(jìn)行表征；通過掃描隧道顯微鏡(STM)、電化學(xué)石英晶體微天平(EQCM)和電化學(xué)方法現(xiàn)場表征了碳原子線在金(111)面上的動態(tài)組裝過程；通過循環(huán)伏安法、高分辨透射電鏡(HRTEM)、電子能量損失譜(EELS)、接觸角等方法研究了自組裝碳原子線膜的性質(zhì)和應(yīng)用前景。 以經(jīng)濃

2、HNO<,3>處理的碳原子線上的羧基為起始基團(tuán)，與帶胺基的硫醇，如2．巰基乙胺發(fā)生縮合反應(yīng)，通過生成酰胺而在碳原子線上引入巰基，使得碳原子線巰基化。我們對反應(yīng)前后的碳原子線粉體進(jìn)行了紅外和拉曼表征，并借助紅外手段研究了反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度和溶劑量對反應(yīng)的影響，獲得了最佳制備條件。而碳原子線本身特有的sp雜化成鍵的結(jié)構(gòu)特征在上述縮合反應(yīng)前后并未發(fā)生可察覺的變化。 通過掃描隧道顯微鏡(STM)現(xiàn)場研究，我們清楚地觀測到巰基化碳原子線在

3、組裝初期，由于金表面存在較多空位，因此碳原子線分子平躺在金表面；隨著組裝過程的繼續(xù)，被吸附的碳原子線越來越多，金表面的空位越來越少，致使組裝分子被迫在金表面站立起來，從而生成最緊密排列的自組裝單分子膜。通過研究探針分子Fe(CN)6<'3->的電化學(xué)行為和組裝單分子膜的微電容變化，表征巰基化碳原子線在金電極表面自組裝的動態(tài)過程：前期的快速組裝階段和后期的自組裝膜有序結(jié)構(gòu)的自我完善階段。 利用EQCM現(xiàn)場研究了電極電位對巰基化碳原

4、子線組裝過程的影響。正移電極電位能加快組裝過程的實驗結(jié)果。揭示了巰基化碳原子線上的硫原子的電子云密度較高的事實。根據(jù)Sauerbrey方程定量得到開路電位下在單位面積金電極表面所組裝的巰基化碳原子線的質(zhì)量為621 ng.cm<'-2>電化學(xué)性能測試和高分辨透射電鏡的形貌觀測表明，自組裝碳原子線膜完整、致密、穩(wěn)定。 電子能量損失譜(EELS)和Ranlall光譜的實驗結(jié)果表明，通過自組裝這一方法不僅可以使碳原子線有序化，而且也起到