辛基三乙氧基硅烷/十八烷基三氯硅烷均相混合自组装单分子膜的表征及其形成机制

朱志文 徐国华 安越 何潮洪

引用本文: 朱志文, 徐国华, 安越, 何潮洪. 辛基三乙氧基硅烷/十八烷基三氯硅烷均相混合自组装单分子膜的表征及其形成机制[J]. 物理化学学报, 2014, 30(8): 1509-1517. doi: 10.3866/PKU.WHXB201405282 shu
Citation:  ZHU Zhi-Wen, XU Guo-Hua, HE Chao-Hong. Characterization of a Homogeneously Mixed Octyltriethoxyilane/Octadecyltrichlorosilane Self-Assembled Monolayer and Analysis of Its Formation Mechanism[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(8): 1509-1517. doi: 10.3866/PKU.WHXB201405282 shu

辛基三乙氧基硅烷/十八烷基三氯硅烷均相混合自组装单分子膜的表征及其形成机制

摘要:

使用接触角、原子力显微镜(AFM)、静电力显微镜(EFM)和傅里叶变换红外(FTIR)光谱对辛基三乙氧基硅烷(C8TES)/十八烷基三氯硅烷(OTS)均相混合自组装单分子膜(SAM)及其形成过程中样品表面的润湿性、表面形貌、表面电势和膜内分子的有序度进行了表征,对采用分步法利用C8TES分子空间位阻制备C8TES/OTS均相混合SAM的反应机制进行了研究. 结果表明,C8TES/OTS均相混合SAM表面接触角为105°,样品表面平整、光滑;对样品表面电势进行分析后发现,混合SAM表面电势分布均匀,电势频率分布为典型的正态分布;在均相混合SAM的形成过程中,样品表面电势的分布始终十分均匀,电势频率分布均为典型的正态分布;C8TES/OTS均相混合SAM是一种具有上下两层分子排列密度不同的膜结构的单分子膜,其内部结构至少在500 nm×500 nm到20 μm×20 μm尺度上是高度均匀一致的,膜内没有明显的特征结构,具有典型的均相混合SAM特征.

English

    1. [1]

      (1) Ji, X. P.; Li, X. R.; Wang, N.; Ni, R. X.; Liu, X. H.; Xiong, H. A. Chinese Chemical Letters 2010, 21, 1239. doi: 10.1016/j.cclet.2010.05.022

      (1) Ji, X. P.; Li, X. R.; Wang, N.; Ni, R. X.; Liu, X. H.; Xiong, H. A. Chinese Chemical Letters 2010, 21, 1239. doi: 10.1016/j.cclet.2010.05.022

    2. [2]

      (2) Cancino, J.; Razzino, C. A.; Zucolotto, V.; Machado, S. A. S. Electrochimica Acta 2013, 87, 717. doi: 10.1016/j.electacta.2012.09.080(2) Cancino, J.; Razzino, C. A.; Zucolotto, V.; Machado, S. A. S. Electrochimica Acta 2013, 87, 717. doi: 10.1016/j.electacta.2012.09.080

    3. [3]

      (3) Basurto, S.; Torroba, T.; Comes, M.; Martínez-Máñez, R.; Sancenón, F.; Villaescusa, L.; Amorós, P. Org. Lett. 2005, 7, 5469. doi: 10.1021/ol052298+(3) Basurto, S.; Torroba, T.; Comes, M.; Martínez-Máñez, R.; Sancenón, F.; Villaescusa, L.; Amorós, P. Org. Lett. 2005, 7, 5469. doi: 10.1021/ol052298+

    4. [4]

      (4) Rickert, J.; Weiss, T.; Göpel, W. Sensors and Actuators B: Chemical 1996, 31, 45. doi: 10.1016/0925-4005(96)80015-3(4) Rickert, J.; Weiss, T.; Göpel, W. Sensors and Actuators B: Chemical 1996, 31, 45. doi: 10.1016/0925-4005(96)80015-3

    5. [5]

      (5) Nitahara, S.; Terasaki, N.; Akiyama, T.; Yamada, S. Thin Solid Films 2006, 499, 354. doi: 10.1016/j.tsf.2005.07.014(5) Nitahara, S.; Terasaki, N.; Akiyama, T.; Yamada, S. Thin Solid Films 2006, 499, 354. doi: 10.1016/j.tsf.2005.07.014

    6. [6]

      (6) Shen, C. H.; Lin, J. C. Langmuir 2011, 27, 7091. doi: 10.1021/la200906b(6) Shen, C. H.; Lin, J. C. Langmuir 2011, 27, 7091. doi: 10.1021/la200906b

    7. [7]

      (7) Shen, C. H.; Lin, J. C. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2010, 79, 156. doi: 10.1016/j.colsurfb.2010.03.038(7) Shen, C. H.; Lin, J. C. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2010, 79, 156. doi: 10.1016/j.colsurfb.2010.03.038

    8. [8]

      (8) Gupta, P.; Ulman, A.; Fanfan, S.; Korniakov, A.; Loos, K. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4. doi: 10.1021/ja044623e(8) Gupta, P.; Ulman, A.; Fanfan, S.; Korniakov, A.; Loos, K. J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4. doi: 10.1021/ja044623e

    9. [9]

      (9) Bain, C. D.;Whitesides, G. M. Science 1988, 240, 62. doi: 10.1126/science.240.4848.62(9) Bain, C. D.;Whitesides, G. M. Science 1988, 240, 62. doi: 10.1126/science.240.4848.62

    10. [10]

      (10) Folkers, J. P.; Laibinis, P. E.; Whitesides, G. M.; Deutch, J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 563. doi: 10.1021/j100053a035(10) Folkers, J. P.; Laibinis, P. E.; Whitesides, G. M.; Deutch, J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 563. doi: 10.1021/j100053a035

    11. [11]

      (11) Laibinis, P. E.; Nuzzo, R. G.;Whitesides, G. M. J. Phys. Chem. 1992, 96, 5097. doi: 10.1021/j100191a065(11) Laibinis, P. E.; Nuzzo, R. G.;Whitesides, G. M. J. Phys. Chem. 1992, 96, 5097. doi: 10.1021/j100191a065

    12. [12]

      (12) Kim, Y.; Koo, J. P.; Huh, C.; Ha, J. S.; Pi, U. H.; Choi, S.; Kim, J. Appl. Surf. Sci. 2006, 252, 4951. doi: 10.1016/j.apsusc.2005.07.059(12) Kim, Y.; Koo, J. P.; Huh, C.; Ha, J. S.; Pi, U. H.; Choi, S.; Kim, J. Appl. Surf. Sci. 2006, 252, 4951. doi: 10.1016/j.apsusc.2005.07.059

    13. [13]

      (13) Kajiyama, T.; Ge, S.; Kojio, K.; Takahara, A. Supramolecular Science 1996, 3, 123. doi: 10.1016/0968-5677(96)00024-7(13) Kajiyama, T.; Ge, S.; Kojio, K.; Takahara, A. Supramolecular Science 1996, 3, 123. doi: 10.1016/0968-5677(96)00024-7

    14. [14]

      (14) Luo, Y.; Bernien, M.; Krüger, A.; Hermanns, C. F.; Miguel, J.; Chang, Y.; Jaekel, S.; Kuch, W.; Haag, R. Langmuir 2011, 28, 358.(14) Luo, Y.; Bernien, M.; Krüger, A.; Hermanns, C. F.; Miguel, J.; Chang, Y.; Jaekel, S.; Kuch, W.; Haag, R. Langmuir 2011, 28, 358.

    15. [15]

      (15) Mansueto, M.; Sauer, S.; Butschies, M.; Kaller, M.; Baro, A.; Woerner, R.; Hansen, N. H.; Tovar, G.; Pflaum, J.; Laschat, S. Langmuir 2012, 28, 8399. doi: 10.1021/la300775n(15) Mansueto, M.; Sauer, S.; Butschies, M.; Kaller, M.; Baro, A.; Woerner, R.; Hansen, N. H.; Tovar, G.; Pflaum, J.; Laschat, S. Langmuir 2012, 28, 8399. doi: 10.1021/la300775n

    16. [16]

      (16) Feng, J.; Xu, G. H.; An, Y.; Zeng, X. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2008, 316, 194. doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.09.013(16) Feng, J.; Xu, G. H.; An, Y.; Zeng, X. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2008, 316, 194. doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.09.013

    17. [17]

      (17) Zeng, X.; Xu, G.; Gao, Y.; An, Y. J. Phys. Chem. B 2010, 115, 450.(17) Zeng, X.; Xu, G.; Gao, Y.; An, Y. J. Phys. Chem. B 2010, 115, 450.

    18. [18]

      (18) Pillai, S.; Pai, R. K. Ultramicroscopy 2009, 109, 161. doi: 10.1016/j.ultramic.2008.10.002(18) Pillai, S.; Pai, R. K. Ultramicroscopy 2009, 109, 161. doi: 10.1016/j.ultramic.2008.10.002

    19. [19]

      (19) Meth, S.; Sukenik, C. N. Thin Solid Films 2003, 425, 49. doi: 10.1016/S0040-6090(02)01296-8(19) Meth, S.; Sukenik, C. N. Thin Solid Films 2003, 425, 49. doi: 10.1016/S0040-6090(02)01296-8

    20. [20]

      (20) Hild, R.; David, C.; Müller, H. U.; Völkel, B.; Kayser, D. R.; Grunze, M. Langmuir 1998, 14, 342. doi: 10.1021/la970438l(20) Hild, R.; David, C.; Müller, H. U.; Völkel, B.; Kayser, D. R.; Grunze, M. Langmuir 1998, 14, 342. doi: 10.1021/la970438l

    21. [21]

      (21) Wasserman, S. R.; Tao, Y. T.;Whitesides, G. M. Langmuir 1989, 5, 1074. doi: 10.1021/la00088a035(21) Wasserman, S. R.; Tao, Y. T.;Whitesides, G. M. Langmuir 1989, 5, 1074. doi: 10.1021/la00088a035

    22. [22]

      (22) Shelley, M. Y.; Sprik, M.; Shelley, J. C. Langmuir 1999, 16, 626.(22) Shelley, M. Y.; Sprik, M.; Shelley, J. C. Langmuir 1999, 16, 626.

    23. [23]

      (23) Sugimura, H.; Hayashi, K.; Saito, N.; Nakagiri, N.; Takai, O. Appl. Surf. Sci. 2002, 188, 403. doi: 10.1016/S0169-4332(01)00958-8(23) Sugimura, H.; Hayashi, K.; Saito, N.; Nakagiri, N.; Takai, O. Appl. Surf. Sci. 2002, 188, 403. doi: 10.1016/S0169-4332(01)00958-8

    24. [24]

      (24) Xu, G. H.; Ko, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 1999, 5, 458. [徐国华, Ko, H.物理化学学报, 1999, 5, 458]. doi: 10.3866/PKU.WHXB19990514(24) Xu, G. H.; Ko, H. Acta Phys. -Chim. Sin. 1999, 5, 458. [徐国华, Ko, H.物理化学学报, 1999, 5, 458]. doi: 10.3866/PKU.WHXB19990514

    25. [25]

      (25) Helmholtz, H. Abhandlungen zur Thermodynamik Chemischer Vorgänge; Herausgegeben von Dr. MaxPlank: Leipzig, 1902; p 51.(25) Helmholtz, H. Abhandlungen zur Thermodynamik Chemischer Vorgänge; Herausgegeben von Dr. MaxPlank: Leipzig, 1902; p 51.

    26. [26]

      (26) Bush, B. G.; DelRio, F. W.; Opatkiewicz, J.; Maboudian, R.; Carraro, C. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 12339.(26) Bush, B. G.; DelRio, F. W.; Opatkiewicz, J.; Maboudian, R.; Carraro, C. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 12339.

    27. [27]

      (27) Fujihira, M. Annu. Rev. Mater. Sci. 1999, 29, 353. doi: 10.1146/annurev.matsci.29.1.353(27) Fujihira, M. Annu. Rev. Mater. Sci. 1999, 29, 353. doi: 10.1146/annurev.matsci.29.1.353

    28. [28]

      (28) Lü, J.; Delamarche, E.; Eng, L.; Bennewitz, R.; Meyer, E.; Güntherodt, H. J. Langmuir 1999, 15, 8184. doi: 10.1021/la9904861(28) Lü, J.; Delamarche, E.; Eng, L.; Bennewitz, R.; Meyer, E.; Güntherodt, H. J. Langmuir 1999, 15, 8184. doi: 10.1021/la9904861

    29. [29]

      (29) Brzoska, J. B.; Shahidzadeh, N.; Rondelez, E. Nature 1992, 36, 719.(29) Brzoska, J. B.; Shahidzadeh, N.; Rondelez, E. Nature 1992, 36, 719.

    30. [30]

      (30) Carraro, C.; Yauw, O. W.; Sung, M. M.; Maboudian, R. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4441. doi: 10.1021/jp981019f(30) Carraro, C.; Yauw, O. W.; Sung, M. M.; Maboudian, R. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 4441. doi: 10.1021/jp981019f

    31. [31]

      (31) Banga, R.; Yarwood, J.; Morgan, A. M.; Evans, B.; Kells, J. Langmuir 1995, 11, 4393. doi: 10.1021/la00011a036(31) Banga, R.; Yarwood, J.; Morgan, A. M.; Evans, B.; Kells, J. Langmuir 1995, 11, 4393. doi: 10.1021/la00011a036

    32. [32]

      (32) Raman, A.; Gawalt, E. S. Langmuir 2007, 23, 2284. doi: 10.1021/la063089g(32) Raman, A.; Gawalt, E. S. Langmuir 2007, 23, 2284. doi: 10.1021/la063089g

    33. [33]

      (33) Mielczarski, J. A.; Yoon, R. H. Langmuir 1991, 7, 101. doi: 10.1021/la00049a020(33) Mielczarski, J. A.; Yoon, R. H. Langmuir 1991, 7, 101. doi: 10.1021/la00049a020

    34. [34]

      (34) Love, J. C.; Wolfe, D. B.; Haasch, R.; Chabinyc, M. L.; Paul, K. E.;Whitesides, G. M.; Nuzzo, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2597. doi: 10.1021/ja028692+(34) Love, J. C.; Wolfe, D. B.; Haasch, R.; Chabinyc, M. L.; Paul, K. E.;Whitesides, G. M.; Nuzzo, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2597. doi: 10.1021/ja028692+

    35. [35]

      (35) Vilt, S. G.; Leng, Z.; Booth, B. D.; McCabe, C.; Jennings, G. K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14972. doi: 10.1021/jp904809h(35) Vilt, S. G.; Leng, Z.; Booth, B. D.; McCabe, C.; Jennings, G. K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 14972. doi: 10.1021/jp904809h

    36. [36]

      (36) Folkers, J. P.; Laibinis, P. E.;Whitesides, G. M. Langmuir 1992, 8, 1330. doi: 10.1021/la00041a015

      (36) Folkers, J. P.; Laibinis, P. E.;Whitesides, G. M. Langmuir 1992, 8, 1330. doi: 10.1021/la00041a015

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  411
  • 文章访问数:  717
  • HTML全文浏览量:  4
文章相关
  • 发布日期:  2014-07-18
  • 收稿日期:  2014-03-18
  • 网络出版日期:  2014-05-28
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章