有机高分子／无机物杂化纳米材料

有机无机杂化膜

【关键词】 多壁碳纳米管；功能化；有机/无机杂化膜；界面聚合；超滤；反渗透；渗 透汽化； 有机-无机杂化膜的研究进展 1. 简介 传统的有机膜具有柔韧性良好、透气性高、密度低的优点，但是它们的耐溶 剂性、耐腐蚀、耐温度性都较差，而单纯的无机膜虽然强度高、耐腐蚀、耐溶剂、 耐高温，但比较脆，不易加工，因而制备一种兼具有两者优点的膜是目前研究的 热点。有机-无机杂化膜在有机网络中引入无机质点，改善网络结构，增强了膜 的机械性能，提高了热稳定性，改善和修饰膜的孔结构和分布， 提高膜的渗透性 和分离选择性。 2. 有机-无机杂化膜的结构 有机-无机杂化膜按结构可分为3大类：（1）有机相和无机相间以共价键结 合的杂化膜，图1； （2）有机相和无机相间以范德华力或氢键结合的杂化膜，图 2，膜从结构上可以分为在有机基质内分散着无机纳米微粒和在无机基质中添加 纳米高分子微粒；（3）有机改性的陶瓷膜，图3 Orgaric monomers 图1有机相和无机相以共价键结合的杂化膜 or ol i g )mers ao^Dolymerizdtion or aandsTE^ion Irorgaric mderiai cur s )rs

图2冇机郴和无机相以范德华力或氢键结合的朵化服 图3有机改性的陶浇膜 谈纳米管自问世以来因其卓越的性能而备受关注。 将碳纳米管与聚合物复合从而提高聚合物 3. 有机-无机杂化膜的制备方法 制备有机-无机杂化膜的方法包括：溶液-凝胶法、纳米微粒与高分子直接共 混法、原位聚合法等。这里重点介绍前两种方法。 （1） 溶胶-凝胶法（sol-gel ） 溶胶-凝胶法是将无机前驱体溶于水或有机溶剂中形成均匀的溶液，通过水 解、缩合反应生成粒子粒径为纳米级的溶胶，再经干燥转变为凝胶。 用溶胶-凝胶法制备的杂化膜内部有机和无机相易发生分离，不易得到均质 膜。当无机组分均匀的分散在有机网络中， 且两者间存在一定的相互作用时，易 得到透明均质膜。这种相互作用可以是氢键也可以是化学键，组分间的化学键可 以是M-C 、M-0-Si-C 或M-L （L 为有机配体如多羟基配体，有机羧酸等）。引入 化学键有两者方法：一是选用包含有功能性基团的烷氧基硅氧烷单体作为无机前 驱体；二是加入偶联剂对有机高聚物进行改性， 选用三官能团的硅氧烷，更易得 到均质膜。 （2） 共混法 OH - OH -OH OH organic or biological entity pore inorganic matrix organic or biological entity dense or matrix embedding inorganic particle or crystal ceramic oxide surface pore wall modiHcation surface modification by grafting with polymers or coupling agents

采用简单的方法制备一种有机无机杂化复合薄膜

目的：尝试采用简单的方法制备一种有机/无机杂化复合薄膜，使得该薄膜具有快速光致变色的特性，期望能够在自然光的照射下产生多种颜色的变化，勇于信息储存等领域。 特点：（1）无机材料变色慢，但稳定性好；有机材料变色快，但稳定性差； （2）杂化复合后体现高变色效率、高稳定性、多色性？ 方法：（1）将无机材料作为基体，提供变色用的空穴-电子对； （2）可考虑的无机材料包括TiO2、多酸、WO3、MoO3等，掺杂后能自然光辐照？ （3）引入带有变色官能团的有机纳米颗粒，进行纳米及分子尺寸的杂化； （4）如何实现多色性？（引入对应不同波长的官能团） 1．《过渡金属-杂多酸-复合杂化-综述-70页》------Progress in Materials Science 51 (2006) 810–879（1）WO3/MoO3：当MoO3含量为8%时光吸收提高十分明显； （2）WO3/TiO2：包括Ti、Nb、Ta、Zn、Zr、等都可以提高光吸收，其中Zr最明显； （3）MoO3/TiO2：效果一般，但出现了两个峰（570纳米、750纳米）； （4）MoO3/TiO2壳-核结构、CdS/MoO3、CdS/WO3：可在可见光区域激发变色； （5）Ag/TiO2：控制银颗粒的大小和形状，可实现随入射光而改变的多色性； （6）无机/无机复合材料：颗粒纳米级相互接触时，能更加有效地形成电荷传输通路，有利光生电子-空穴的分离，因此纳米级颗粒制备十分关键！ （7）有机/无机杂化复合材料：将有机（轻质、柔曲、通用）和无机（高强、热稳、耐蚀）性能结合；在二者之间搭建电子或质子的传输通路十分关键；杂化能提高光色性和恢复速度、减小包膜厚度等； （8）溶胶-凝胶法、自组装法等是最常用的方法； （9）分子水平的无机/有机杂化，要在分子内搭建电子传输通路；纳米水平的无机/有机杂化，则要在纳米颗粒之间搭建电子传输通道； （10）纳米级杂化：静电逐层自组装膜（高光色性、高响应、高回复）；聚合物基体中镶嵌的杂化（可避免裂纹、提高膜层稳定性，引入超声振动可获得良好镶嵌颗粒分散）；无机/有机复合基体中颗粒镶嵌的杂化；颗粒锚固于有机长链上的杂化；有机和无机成分的定向有序分层排列杂化； （11）目前的发展方向：发展新的体系以便能实现光学褪色而不需热褪色（光学存储）；发展多色纳米半导体材料；提高光响应时间（信息存储、数据显示、光信号处理、化学开关等，杂化材料在这方面应该更有优势）。 2．《无机-有机杂化光色材料进展》-16页------Chem. Commun., 2010, 46, 361–376 | 361 （1）典型有三芳基甲烷材料：二芳基乙烯（diarylethenes）, dithienylethene, 螺吡喃（spiropyrans）, 螺恶嗪（spirooxazines）, 苯并吡喃（又称为色烯chromenes）, 俘精酸酐（fulgides）, 偶氮化合物（azo compounds）, 多环芳香化合物（polycyclic aromatic compounds）, anils, 多环醌类化合物（polycyclic quinones）, 紫碱（viologens）, 三芳基甲烷（triarylmethanes）

第三节 有机无机杂化膜材料

第三节有机/无机杂化膜材料

(1)通过调节体系的pH值，使纳米微粒表面原子发生质子化或去质 子化使微粒带上电荷。如FeO、Fe 2O 3 、Fe 3 O 4 @SiO 2 、 Ag@SiO 2 、MoO（纳米簇）、石墨氧化物、黏土板 (2)控制形成微粒的阴、阳离子的化学计量比偏离1:1，这种方法适 用于沉淀溶度积较大的沉淀体系。如表面带有负电荷的水溶性PbI2纳米微粒 (3)通过吸附带有电荷的小分子使微粒表面带有电荷。如Au、Ag、 CdS等 (4)使用双官能团分子修饰微粒表面，其中一个官能基团与纳米微 粒表面结合为微粒提供稳定性，而另一个指向周围介质的官能基团为微粒提供表面电荷。如CdS、CdSe、CdTe、HgTe等纳米微粒表面修饰上电荷。 如何使纳米微粒表面带有电荷

Nanorainbows: Graded Semiconductor Films from Quantum Dots J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7738-7739 The graded NP films were assembled using four different CdTe dispersions with luminescence maxima at 495– 505 (green), 530–545(yellow), 570– 585(orange), and 605–620 nm(red) . Layer-by-layer assembly was carried out on glass and plastic substrates and typically 5–10 CdTe NP bilayers of each of four luminescent colors were deposited. 三基色：red, green , blue

具有光电催化功能的有机无机纳米杂化膜的制备及应用硕士学位

分类号：_________ UDC：_________ 盲审代码：_________ 密级：_________ 硕士学位论文 具有光电催化功能的有机-无机纳米 杂化膜的制备及应用 学科、专业：有机化学 研究方向：物理有机化学 完成日期：2008 3.10

X X 大学学位论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得XX大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文作者签名：日期：年月日 X X 大学学位论文使用授权声明 本人完全了解XX大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权XX大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属XX大学。 保密论文在解密后遵守此规定。 论文作者签名：导师签名： 日期：年月日日期：年月 日

具有光电催化功能的有机-无机纳米杂化膜的制备及应用 摘要 二维有序超薄的有机-无机杂化膜在光学、微电子学以及分子敏感元器件等方面的应用倍受人们的广泛关注, 在分子水平设计及合成具有功能性的有机-无机复合超薄膜是当代化学研究的热点和前沿课题之一。本论文利用Langmuir-Blodgett (LB) 膜技术及自组装技术，制备了一系列具有光电催化功能的有机-无机纳米超薄膜，并应用于修饰电极的制备、贵重金属纳米团簇的合成以及生物分子和手性分子的光电识别，具体的研究结果有： 1. 利用LB膜技术制备出了一系列有机-无机纳米杂化膜，如clay/[(phen)2(dC18-bpy)]2+(简写为Clay-Ru) 和TiO2/[Ru(phen)2 (dC18- bpy)]2+ (简写为TiO2-Ru) (phen=1,10-phenanthro-line，dC18bpy = 4,4’- dioctadecyl-2,2’-bipyridyl)等。AFM观察发现沉积在玻璃等基材表面的有机-无机杂化膜具有特征的片状结构，其纳米单层杂化膜的平均厚度为3.4 ± 0.5 nm。 2. 探讨了纳米单层Clay-Ru杂化膜修饰电极的界面电子传递机理。通过研究Clay-Ru 纳米单层杂化膜修饰的ITO电极对DNA的主要成份之一，guanosine 5’- monophosphate(GMP)的光电催化氧化行为，实验结果发现：(a) 紧密排列于ITO 电极表面的非电活性粘土的加入降低了电极的电化学活性，但有效提高了电极的稳定性和光催化氧化

最新具有光电催化功能的有机无机纳米杂化膜的制备及应用硕士学位

具有光电催化功能的有机无机纳米杂化膜的制备及应用硕士学 位

分类号：_________ UDC：_________ 盲审代码：_________ 密级：_________ 硕士学位论文 具有光电催化功能的有机-无机纳米 杂化膜的制备及应用 学科、专业：有机化学 研究方向：物理有机化学 完成日期： 2008 3.10

X X 大学学位论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得XX大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文作者签名：日期：年月日 X X 大学学位论文使用授权声明 本人完全了解XX大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权XX大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属XX大学。 保密论文在解密后遵守此规定。 论文作者签名：导师签名： 日期：年月日日期：年月日

具有光电催化功能的有机-无机纳米杂化膜的制备及应用 摘要 二维有序超薄的有机-无机杂化膜在光学、微电子学以及分子敏感元器件等方面的应用倍受人们的广泛关注, 在分子水平设计及合成具有功能性的有机-无机复合超薄膜是当代化学研究的热点和前沿课题之一。本论文利用Langmuir-Blodgett (LB) 膜技术及自组装技术，制备了一系列具有光电催化功能的有机-无机纳米超薄膜，并应用于修饰电极的制备、贵重金属纳米团簇的合成以及生物分子和手性分子的光电识别，具体的研究结果有： 1. 利用LB膜技术制备出了一系列有机-无机纳米杂化膜，如 clay/[(phen)2(dC18-bpy)]2+ (简写为Clay-Ru) 和TiO2/[Ru(phen)2 (dC18- bpy)]2+ (简写为TiO2-Ru) (phen=1,10-phenanthro-line，dC18bpy = 4,4’- dioctadecyl-2,2’-bipyridyl)等。AFM观察发现沉积在玻璃等基材表面的有机-无机杂化膜具有特征的片状结构，其纳米单层杂化膜的平均厚度为3.4 ± 0.5 nm。 2. 探讨了纳米单层Clay-Ru杂化膜修饰电极的界面电子传递机理。通过研究Clay-Ru 纳米单层杂化膜修饰的ITO电极对DNA的主要成份之一，guanosine 5’- monophosphate(GMP)的光电催化氧化行为，实验结果发现：(a) 紧密排列于ITO 电极表面的非电活性粘土的加入降低了电极的电化学活性，但有效提高了电极的稳定性和光催化氧化

有机-无机杂化膜

有机-无机杂化膜的研究进展 1.简介 传统的有机膜具有柔韧性良好、透气性高、密度低的优点，但是它们的耐溶剂性、耐腐蚀、耐温度性都较差，而单纯的无机膜虽然强度高、耐腐蚀、耐溶剂、耐高温，但比较脆，不易加工，因而制备一种兼具有两者优点的膜是目前研究的热点。有机-无机杂化膜在有机网络中引入无机质点，改善网络结构，增强了膜的机械性能，提高了热稳定性，改善和修饰膜的孔结构和分布，提高膜的渗透性和分离选择性。 2.有机-无机杂化膜的结构 有机-无机杂化膜按结构可分为3大类：（1）有机相和无机相间以共价键结合的杂化膜，图1;（2）有机相和无机相间以范德华力或氢键结合的杂化膜，图2，膜从结构上可以分为在有机基质内分散着无机纳米微粒和在无机基质中添加纳米高分子微粒;（3）有机改性的陶瓷膜，图3。

3.有机-无机杂化膜的制备方法 制备有机-无机杂化膜的方法包括：溶液-凝胶法、纳米微粒与高分子直接共混法、原位聚合法等。这里重点介绍前两种方法。 （1）溶胶-凝胶法（sol-gel） 溶胶-凝胶法是将无机前驱体溶于水或有机溶剂中形成均匀的溶液，通过水解、缩合反应生成粒子粒径为纳米级的溶胶，再经干燥转变为凝胶。 用溶胶-凝胶法制备的杂化膜内部有机和无机相易发生分离，不易得到均质膜。当无机组分均匀的分散在有机网络中，且两者间存在一定的相互作用时，易得到透明均质膜。这种相互作用可以是氢键也可以是化学键，组分间的化学键可以是M-C、M-O-Si-C或M-L（L为有机配体如多羟基配体，有机羧酸等）。引入化学键有两者方法：一是选用包含有功能性基团的烷氧基硅氧烷单体作为无机前驱体；二是加入偶联剂对有机高聚物进行改性，选用三官能团的硅氧烷，更易得到均质膜。 （2）共混法 该方法是高分子可以以溶液形式、乳业形式、熔融形式等与纳米无机微粒共混。共混法操作方便、工艺简单。用此方法得到的杂化膜中，纳米微粒空间分布参数难以确定，纳米微粒分布不均匀，易团聚，通过对纳米微粒做表面改性或加入增溶剂进行改性。Genne等人将粒径约为1微米的二氧化锆（ZrO2）掺入聚砜（PSF）中发现：当掺入少量ZrO2（10-20wt%）时，膜的表面形成小孔，渗透性很低；当ZrO2达到40%时，膜的表层形成均匀且高空隙率的结构，平均孔径约为10nm，但膜的渗透性依然不高；如果进一步增加ZrO2，膜的表层结构和孔隙率不变，但膜的渗透性随着无机组分含量的升高而增强。Wara等人在醋酸纤维素膜中加入陶瓷氧化铝（Al2O3）颗粒，虽然Al2O3的掺杂不影响表层的孔隙率，但是对膜的微孔结构有影响：当Al2O3含量较低时。在致密高聚物膜下形成了大孔（孔径约为15微米）；但随着Al2O3含量增加，逐渐形成了均一的微孔网状结构。

有机无机杂化太阳能电池

有机无机杂化太阳能电池 当今社会的主要能源以煤炭、石油和天然气为基础，由于这些化石燃料的储量有限，在不久的将来即将消耗殆尽。另外，化石燃料燃烧产生二氧化碳，其浓度在大气中快速增加已经严重地影响了气候，导致全球气温升高，南北极的冰川融化。在这种情况下，光伏太阳能电池作为一种可再生的清洁能源越来越引起人们的广泛关注。由于光伏太阳能电池可以把太阳能直接转换成电能并且不释放出二氧化碳，因此，它能够提供清洁电能。同时，太阳能取之不尽、用之不竭，无需成本，分布均匀。无机太阳能电池具有高的光电转换效率，但是由于其制备工艺复杂、生产成本高，限制了它大面积的推广和应用。有机聚合物太阳能电池，以有机聚合物材料为活性层，具有材料来源广泛、重量轻、制备工艺简单、可大面积成膜、柔性等优点而成为人们近年来关注的热点。本实验所研究的新型有机无机杂化太阳能电池是一类基于光诱导效应，以共轭聚合物和无机半导体材料的复合材料为主要原料制备的太阳能电池。本实验重点对有机溶液PEDOT：PSS加入DMSO、异丙醇等物质的掺杂改性问题和硅片表面的处理方式进行研究，并尽量简化其制作工艺，期望能够探索出PEDOT：PSS溶液与其他溶液的最佳配比以及使硅片表面与有机溶液的结合性增强的处理方法，从而提高太阳能电池的效率。 关键词：有机无机杂化太阳能电池；PEDOT：PSS；溶液配比；表面处理 一、绪论 1.1实验背景 自从两次工业革命以后，煤、石油、天然气等化石燃料相机被广泛应用到生产生活的各个方面。随着社会经济的不断发展和人类文明的不断进步，人类对能源的需求量不断飞速增长。特别是20世纪以来，能源需求量呈直线上升趋势。然而，目前人类一直广泛使用的能源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源，都是不可再生的。其有限的储量与人类无限的需求之间构成了不可调和的矛盾，预计最多还能使用一个世纪。除此之外，此类能源燃烧后产生大量的二氧化碳气体，造成温室效应，加速全球气候变暖，给人类及其他动植物的生存构成巨大挑战。而太阳能、风能、潮汐能、地热能、氢能和生物质能等可再生能源在能源消费总

有机无机杂化膜

【关键词】多壁碳纳米管；功能化；有机/无机杂化膜；界面聚合；超滤；反渗透；渗透汽化； 有机-无机杂化膜的研究进展 1.简介 传统的有机膜具有柔韧性良好、透气性高、密度低的优点，但是它们的耐溶剂性、耐腐蚀、耐温度性都较差，而单纯的无机膜虽然强度高、耐腐蚀、耐溶剂、耐高温，但比较脆，不易加工，因而制备一种兼具有两者优点的膜是目前研究的热点。有机-无机杂化膜在有机网络中引入无机质点，改善网络结构，增强了膜的机械性能，提高了热稳定性，改善和修饰膜的孔结构和分布，提高膜的渗透性和分离选择性。 2.有机-无机杂化膜的结构 有机-无机杂化膜按结构可分为3大类：（1）有机相和无机相间以共价键结合的杂化膜，图1;（2）有机相和无机相间以范德华力或氢键结合的杂化膜，图2，膜从结构上可以分为在有机基质内分散着无机纳米微粒和在无机基质中添加纳米高分子微粒;（3）有机改性的陶瓷膜，图3。

谈纳米管自问世以来因其卓越的性能而备受关注。将碳纳米管与聚合物复合从而提高聚合物3.有机-无机杂化膜的制备方法 制备有机-无机杂化膜的方法包括：溶液-凝胶法、纳米微粒与高分子直接共混法、原位聚合法等。这里重点介绍前两种方法。 （1）溶胶-凝胶法（sol-gel） 溶胶-凝胶法是将无机前驱体溶于水或有机溶剂中形成均匀的溶液，通过水解、缩合反应生成粒子粒径为纳米级的溶胶，再经干燥转变为凝胶。 用溶胶-凝胶法制备的杂化膜内部有机和无机相易发生分离，不易得到均质膜。当无机组分均匀的分散在有机网络中，且两者间存在一定的相互作用时，易得到透明均质膜。这种相互作用可以是氢键也可以是化学键，组分间的化学键可以是M-C、M-O-Si-C或M-L（L为有机配体如多羟基配体，有机羧酸等）。引入化学键有两者方法：一是选用包含有功能性基团的烷氧基硅氧烷单体作为无机前驱体；二是加入偶联剂对有机高聚物进行改性，选用三官能团的硅氧烷，更易得到均质膜。 （2）共混法