單分子層包裹的金納米粒子的色譜提純與傳感機理研究.pdf

1、本文主要研究了經(jīng)過色譜提純的納米粒子敏感膜對可揮發(fā)性有機氣體(VOCs)和水的響應機理。具體所完成的研究工作包括： (1)采用Brust兩相法通過自組裝技術(shù)，合成了以1-辛基硫醇為有機單分子層包裹的金納米粒子(本實驗中，氯金酸和正辛基硫醇的摩爾比分別為4∶1和8∶1)，并采用色譜分離法(硅膠H作為固定相，四氫呋喃作為洗脫相)對其進行進一步的提純，目的是除去金納米粒子中可能存在的一些雜質(zhì)，得到更純的金納米粒子。提純后的金納米粒子用

2、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(FT-IR)和熱重法(TGA)對其進行了性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的表征。將提純后的金納米粒子涂敷在兩種不同的叉指微電極上，做成金納米粒子膜化學阻抗傳感器，采用VOCs和水作為探針，研究了傳感器的響應性能與電極尺寸、納米顆粒大小、納米粒子純度以及所檢測的有機氣體介電常數(shù)的關(guān)系。厚電極所產(chǎn)生的電場可以覆蓋整個響應敏感膜；介電常數(shù)大的有機氣體產(chǎn)生負的電阻響應；增加納米顆粒的直徑會降低納米敏感膜的的介電常數(shù)；離子雜質(zhì)的存在會增加

3、膜的介電常數(shù)和導致離子電流的產(chǎn)生。傳感器的電阻和電容響應是介電常數(shù)、納米顆粒間距和膜體積總體改變的結(jié)果，是一個非常復雜的響應模式。 (2)在提純的1-辛基硫醇為有機單分子層包裹的金納米粒子的基礎(chǔ)上，采用“交換-交聯(lián)-沉積”一步法制備了1，6-己基二硫醇(HDT)和1，4-苯二甲基二硫醇(BDT)交聯(lián)的三維金納米粒子薄膜，討論了由金納米敏感膜中殘留的雜質(zhì)所引起的離子電流對傳感器電阻和電容響應的影響。在傳感器對可揮發(fā)性有機化合物(V

4、OCs)及水的響應過程中，離子電流的存在明顯的降低了氣體響應的靈敏度。對于水的響應而言，在高濕度時，離子電流的存在改變了電阻的響應模式，隨著濕度的增加電阻由正響應變?yōu)樨擁憫?。同時構(gòu)建了由提純的C8Au、HDT和BDT交聯(lián)金納米粒子作為敏感膜組成的化學阻抗傳感器陣列，其響應模式表明傳感器陣列對含不同官能團的有機氣體有很好的區(qū)分與辨別能力。另外，制備過程中粒子性質(zhì)的變化與多步層層制備法進行了比較。由于具有核-殼結(jié)構(gòu)的金納米粒子的核外單分子保