Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Получение и электрохимические свойства пленок Ленгмюра-Блоджетт, содержащих наноразмерные частицы гексацианоферрата кобальта

Работа №138030

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

химия

Объем работы46
Год сдачи2017
Стоимость4200 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
21
Не подходит работа?

Узнай цену на написание



Введение
Литературный обзор
Метод Ленгмюра-Блоджетт
Наночастицы в монослоях
Структура и свойства гексацианоферратов металлов
Экспериментальная часть
Реактивы
Калибровка установки Ленгмюра
Общие методики эксперимента
Результаты и их обсуждение
Определение размеров частиц методом лазерной дифракции.
Рентгенофазовый анализ
Фотометрическое исследование устойчивости дисперсии наночастиц
Исследование изотерм сжатия монослоев октадециламина
Исследование морфологии поверхности подложек с перенесенными монослоями
октадециламина
Циклическая вольтамперометрия
Потенциометрические измерения
Выводы
Список литературы
Приложение .

В последние годы широкое внимание исследователей привлекают такие
неординарные молекулярные системы как пленки Ленгмюра-Блоджетт (ПЛБ). ПЛБ
представляют собой регулярные мультимолекулярные структуры (ММС),
получаемые последовательным переносом нерастворимых мономолекулярных слоев
поверхностно-активных веществ (ПАВ) с поверхности водного раствора (субфазы) на
твердую подложку. Уникальная возможность варьировать составы и свойства таких
мультиструктур на молекулярном уровне, то есть в пределах одного монослоя,
обусловила широкую применимость их в различных областях науки и техники.
ПЛБ имеют четко упорядоченную структуру и свойства, которые определяются
составом ПАВ и водной подложки. Благодаря методу Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ)
можно получить пленки, имеющие толщину в несколько молекулярных слоев, с
желаемыми свойствами. Сформированные таким образом структуры уже нашли
широкое практическое применение в современной технике. В качестве примера
можно привести использование ПЛБ в виде элементов микро- и оптоэлектроники, при
создании химических сенсоров, фото- и электронорезистов высокого разрешения и
т.п. Весьма перспективна задача применения ПЛБ в качестве тонких диэлектрических
прослоек в системе «металл – диэлектрик – полупроводник» в случае использования в
качестве полупроводника некоторых современных материалов, не выдерживающих
высокотемпературной обработки. Характерно, что в отличие от ряда других методов
формирования диэлектрического слоя, нанесение ПЛБ не меняет свойств подложки.
Для фундаментальной науки наиболее важной особенностью ПЛБ является
возможность изучения различных межмолекулярных взаимодействий в условиях,
когда и расстояние между молекулами и их взаимное расположение строго
фиксированы. Это представляет особый интерес для физики тонких пленок,
исследования молекулярных взаимодействий в одном молекулярном слое и т.д. Сюда
же относится и возможность модифицирования твердой поверхности регулярными мультислоями ПЛБ.
На основе ПЛБ из солей жирных кислот с длинной цепью (С16 – С30) были
разработаны анализаторы спектра рентгеновского излучения, существенно
расширившие возможности приборостроения в области рентгеноспектрального анализа легких элементов.
Гексацианоферраты металлов – класс неорганических соединений,
обладающих уникальными химическими и физическими свойствами, а именно
ионной и электронной проводимостью, ионообменной способностью,
электролитической активностью, фотомагнетизмом и др. На основе
гексацианоферратов разработаны химические и биологические датчики. В основном
это электроды I рода, на которые тонким слоем (пленкой) наносятся
малорастворимые гексацианоферраты. ПЛБ на основе гексацианоферратов металлов,
имеющие толщину в несколько молекулярных слоёв c четко упорядоченной
структурой, обладают ионообменными свойствами [1], но, по сравнению с
композитными мембранами, в электродах на основе ПЛБ время отклика значительно меньше.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

1. Осуществлен синтез наночастиц гексацианоферрата (III) кобальта,
стабилизированных гексаметафосфатом натрия. Было показано, что
наночастицы образуются в течение нескольких минут и устойчивы в диапазоне
рН 2 – 4, что позволяет использовать их для получения модифицированных
монослоев. Методом лазерной дифракции определены размеры полученных
частиц - синтезированные частицы имеют узкое распределение по размерам.
Численное распределение позволяет говорить о среднем размере частиц в
массе - максимум приходится на размер частиц 12 нм;
2. Отработана методика получения монослоев ОДА с включенными
наночастицами гексацианоферрата (III) кобальта и исследованы поверхностные свойства полученных монослоев;
3. Подобраны оптимальные условия переноса (π = 25 – 30 мН/м и рН = 4)
полученных монослоев на твердую подложку и осуществлен перенос на токопроводящую подложку;
4. Фотографии перенесенных монослоев, сделанные с помощью оптического
микроскопа свидетельствует об успешном переносе. Было показоно, что
полученная пленка неоднородна и содержит агрегаты. На изображениях,
полученных с помощью СЭМ, наблюдаются агрегаты частиц, сходных по
размеру, однако высокой степени упорядоченности обнаружено не было. Вид
наблюдаемых агрегатов, полученных СЭМ, совпадает с изображениями,
полученными с помощью оптического микроскопа;
5. Методом ЦВА были идентифицированы анодные пики, соответствующие
переходу железо II – железо III, что свидетельствует о протекании в
электродной системе реакции с участием одного электрона;
6. На основе октадециламина, модифицированного наночастицами
гексацианоферрата (III) кобальта, были получены плёночные электродные41
системы. Наблюдаются прямолинейные зависимости потенциала пленки от
активности ионов Cs+, NH4+, K+, и Mg2+ со значениями углового коэффициента Нернста, близкими к теоретическим


[1] Иванов Н. С., Суходолов Н. Г., Янклович А. И. Получение плёнок Лэнгмюра–
Блоджетт, содержащих берлинскую лазурь// Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 4. 2010.
Вып. 4. C. 91–96.
[2] Xu, G.; Bao, Z.; Groves, J. T. Langmuir 2000, 16, 1834.
[3] Reitzel, N.; Greve, D. R.; Kjaer, K.; Howes, P. B.; Jayaraman, M.; Savoy, S.;
McCullough, R. D.; McDevitt, J. T.; Bjørnholm, T. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5788.
[4] Yao, Y.; Dong, H.; Hu, W. Polym. Chem. 2013, DOI: 10.1039/ C3PY00131H
[5] Roberts, G. G. Langmuir-Blodgett Films; Plenum Press: New York, 1990
[6] Schwartz, D. K. Surf. Sci. Rep. 1997, 27, 241–334
[7] Ghaskadvi, R. S.; Carr, S.; Dennin, M. J. Chem. Phys. 1999, 111, 3675–3678.
[8] Mann, S. Science 1993, 365, 499–505
[9] Stine, K. J.; Moore, B. G. In Nano-Surface Chemistry, 1st ed.; Rosoff, M., Ed.; Marcel
Dekker: New York, 2001; pp 59-140
[10] Decher, G. Science 1997, 277, 1232-1237
[11] Chen, S. W. Langmuir 2001, 17, 2878-2884
[12] Clemente-Leon, M.; Mingotaud, C.; Agricole, B.; Gomez-Garcia, C. J.; Coronado, E.;
Delhaes, P. Application of the Langmuir−Blodgett Technique to Polyoxometalates:
Towards New Magnetic Films. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997, 36, 1114−1116.
[13] Clemente-Leon, M.; Soyer, H.; Coronado, E.; Mingotaud, C.; Gomez-García, C. J.;
Delhaes, P. Langmuir−Blodgett Films of Single- Molecule Nanomagnets. Angew. Chem.,
Int. Ed. 1998, 37, 2842−2845
[14] Clemente-Leon, M.; Coronado, E.; Delhaes, P.; Gomez-García, C. J.; Gomez-García,
J.; Mingotaud, C. Hybrid Langmuir−Blodgett Films Formed by Alternating Layers of
Magnetic Polyoxometalate Clusters and Organic Donor MoleculesTowards the Preparation
of Multifunctional Molecular Materials. Adv. Mater. 2001, 13, 574−577
[15] Bloch, J. M.; Yun, W. Phys. Rev. A 1990, 41, 844–862
[16] Knipping, E. M.; Lakin, M. J.; Foster, K. L.; Jungwirth, P.; Tobias, D. J.; Gerber, R. B.;
Dabdub, D.; Finlayson-Pitts, B. J. Science 2000, 288, 301–306
[17] Laskin, A.; Gaspar, D. J.; Wang, W.; Hunt, S. W.; Cowin, J. P.; Colson, S. D.;
Finlayson-Pitts, B. J. Science 2003, 301, 340–344
[18] Kim, J.; Levitsky, I. A.; McQuade, D. T.; Swager, T. M. J. Am.Chem. Soc. 2002, 124,
7710−7718
[19] Langmuir I. The constitution and fundamental properties of solids and liquids //J.
Amer. Chem. Soc, 1917, Vol. 39, P. 1848.
[20] K.B.Blodgett, J.Am. Chem. Soc., 1935, v.57 p.100743
[21] Paczesny, J.; Sozanski, K.; Dzięcielewski, I.; Zywocinski, A.; Hołyst, R. Formation of
Net-Like Patterns of Gold Nanoparticles in Liquid Crystal Matrix at the Air−Water
Interface. J. Nanopart. Res. 2012, 14, 826−837
[22] Crawford, N. F.; Leblanc, R. M. CdSe and CdSe(ZnS) Quantum Dots in 2D: A
Langmuir Monolayer Approach. Coord. Chem. Rev. 2014, 263−264, 13−24
[23] Giancane, G.; Bettini, S.; Valli, L. State of Art in the Preparation, Characterisation and
Applications of Langmuir−Blodgett Films of Carbon Nanotubes. Colloids Surf., A 2010,
354, 81−90
[24] Guntupalli, R.; Sorokulova, I.; Long, R.; Olsen, E.; Neely, W.; Vodyanoy, V. Phage
Langmuir Monolayers and Langmuir−Blodgett Films. Colloids Surf., B 2011, 82, 182−189
[25] Ziolo, R. F.; Giannelis, E. P.; Weinstein, B.; O’Horo, M. P.; Ganguly, B. N.; Mehrotra,
V.; Russell, M. W.; Huffman, D. R. Science 1992, 257, 219
[26] Gupta, A. K.; Gupta, M. Biomaterials 2005, 26, 3995
[27] Tsang, S. C.; Caps, V.; Paraskevas, I.; Chadwick, D.; Thompsett, D. Angew. Chem.
2004, 116, 5763.
[28] Lu, A.-H.; Schmidt, W.; Matoussevitch, N.; Bonnermann, H.; Spliethoff, B.; Tesche,
B.; Bill, E.; Kiefer, W.; Schuth, F. Angew. Chem. 2004, 116, 4403
[29] Leslie-Pelecky, D. L.; Rieke, R. D. Chem. Mater. 1996, 8, 1770–1783.
[30] Poddar, P.; Telem-Shafir, T.; Fried, T.; Markovich, G. Phys. Rev. B 2002, 66, 060403
[31] Legrand, J.; Petit, C.; Bazin, D.; Pileni, M. P. Appl. Surf. Sci. 2000, 164, 186
[32] Hong, Y.-K.; Kim, H.; Lee, G.; Kim, W.; Park, J.; Cheon, J.; Koo, J.-Y.Appl. Phys.
Lett. 2002, 80, 844
[33] Aleksandrovic,V.;Greshnykh,D.;Randjelovic, I.;Fr€omsdorf, A.;Kornowski, A.; Roth,
S. V.; Klinke, C.;Weller,H. ACS Nano 2008, 2(6), 1123–1130.
[34] Fried, T.; Shemer, G.; Markovich, G. Adv. Mater. 2001, 13, 1158–1161.
[35] Telem-Sharif, T.; Markovich, G. J. Chem. Phys. 2005, 123, 204745
[36] Shipway, A. N.; Katz, E.; Willner, I. Nanoparticle Arrays on Surfaces for Electronic,
Optical, and Sensor Applications. ChemPhysChem 2000, 1, 18–52.
[37] Collier, C. P.; Vossmeyer, T.; Heath, J. R. Nanocrystal Superlattices. Annu. Rev. Phys.
Chem. 1998, 49, 371–404.
[38] Beecher, P.; Quinn, A. J.; Shevchenko, E. V.; Weller, H.; Redmond, G. Charge
Transport in Weakly Coupled CoPt3Nanocrystal Assemblies. J. Phys. Chem. B 2004, 108,
9564–9567
[39] Krasteva, N.; Fogel, Y.; Bauer, R. E.; Mullen, K.; Joseph, Y.; Matsuzawa, N.; Yasuda,
A.; Vossmeyer, T. Vapor Sorption and Electrical Response of Au-Nanoparticle-Dendrimer
Composites. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 881–888
[40] Adams, D. M.; Brus, L.; Chidsey, C. E. D.; Creager, S.; Creutz, C.; Kagan, C. R.;
Kamat, P. V.; Lieberman, M.; Lindsay, S.; Marcus, R. A. Charge Transfer on the
Nanoscale: Current Status. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6668–6697.44
[41] Schmid, G. Nanoclusters—Building Blocks for Future Nanoelectronic Devices. Adv.
Eng. Mater. 2001, 3, 737–743.
[42] Feldheim, D. L.; Keating, C. D. Self-Assembly of Single Electron Transistors and
Related Devices. Chem. Soc. Rev.1998, 27, 1–12
[43] Tanaka, H.; Mitsuishi, M.; Miyashita, T. Tailored-Control of Gold Nanoparticle
Adsorption Onto Polymer Nanosheets. Langmuir 2003, 19, 3103–3105
[44] Guo, Q. J.; Teng, X. W.; Yang, H. Fabrication of MagneticFePt Patterns from
Langmuir-Blodgett Films of Platinum-Iron Oxide Core-Shell Nanoparticles. Adv. Mater.
2004, 16, 1337–1341
[45] Park, J. I.; Lee, W. R.; Bae, S. S.; Kim, Y. J.; Yoo, K. H.; Cheon, J.; Kim, S. Langmuir
Monolayers of Co Nanoparticles and Their Patterning by Microcontact Printing. J. Phys.
Chem. B2005, 109, 13119–13123
[46] Guo, Q.; Teng, X.; Rahman, S.; Yang, H. Patterned Langmuir_Blodgett Films of
Monodisperse Nanoparticles of Iron Oxide Using Soft Lithography. J. Am. Chem. Soc.2003,
125, 630–631
[47] Lee, D. K.; Kim, Y. H.; Kim, C. W.; Cha, H. G.; Kang, Y. S. Vast Magnetic
Monolayer Film with Surfactant-Stabilized Fe3O4
Nanoparticles Using Langmuir_Blodgett Technique. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 9288–
9293.
[48] Lee, D. K.; Kim, Y. H.; Kang, Y. S.; Stroeve, P. Preparation of a Vast CoFe2O4
Magnetic Monolayer by Langmuir_Blodgett Technique. J. Phys. Chem. B 2005, 109,
14939–14944
[49] Lee, D. K.; Kang, Y. S.; Lee, C. S.; Stroeve, P. Structure and Characterization of
Nanocomposite Langmuir_Blodgett Films of Poly(maleic monoester)/Fe3O4 Nanoparticle
Complexes. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7267–7271.
[50] Kang, Y. S.; Lee, D. K.; Lee, C. S.; Stroeve, P. In Situ Observation of Domain
Structure in Monolayers ofArachidic Acid/g-Fe2O3 Nanoparticle Complexes at
theAir/Water Interface. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 9341–9346
[51] Jaiswal, A.; Singh, R. A. Thin Solid Films 2001, 394, 158−162
[52] Ohba, M.; Maruono, N.; Okawa, H.; Enoki, T.; Latour, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1994,
116, 11566.
[53] Miyasaka, H.; Matsumoto, N.; Okawa, H.; Re, N.; Gallo, E.; Floriani, C. Angew. Chem.
Int. Ed. 1995, 34, 1446.
[54] Herren, F.; Fischer, P.; Ludi, A.; Ha¨lg, W. Inorg. Chem. 1980, 19, 956.
[55] Ferlay, S.; Mallah, T.; Ouahes, R.; Veillet, P.; Verdaguer, M. Nature 1995, 378, 701.
[56] Sato, O.; Iyoda, T.; Fujishima, A.; Hashimoto, K. Science 1996, 272, 704.
[57] Ohkoshi, S.; Hashimoto, K. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10591.45
[58] Wijekoon, W. M. K. P.; Park, C.-K.; Prasad, P. N. Secondharmonic generation of
Langmuir-Blodgett monolayers of indodicarbocyanine and hemicyanine dyes and
stilbazium salts. Proc. SPIE 1994, 2285, 254−265
[59] Ledoux, I.; Josse, D.; Fremaux, P.; Piel, J.-P.; Post, G.; ZYSS, J.; McLean, T.; Hann,
R. A.; Gordon, P. F.; Allen, S. Second Harmonic Generation In Alternate Non-Linear
Langmuir-Blodgett Films. Thin Solid Films 1988, 160, 217−230.
[60] А.Н. Жуков, Т.А. Кузьмина, Ю.М. Чернобережский, А.И. Янклович // авт. свид.
№315631

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.