分子膜的制备
自组装单分子膜的制备及其在电分析化学中的应用
子与金 表 面的 自组装是 目前研究 最广 泛 、 彻底 的 自组装体 系 （ １ 。Ｗｈｔｓ ｅ 研究小 组在 自组 装膜 最 图 ） ｉ ｉｓ ｅｄ
研 究方 面做 了系 统 、 创性 的工作 ＿ 开 ８ 驯。一 般 而言 ， 自组 装 单分 子 膜 （ Ａ ） Ｓ Ｍｓ 具有 以下 主要 特征 ： １ （ ）原
（ 陇南师范高等专科学校生物 与化学 系 甘肃成县 ７２ ０ ） ４ ５０
摘要
综 述 了 自组 装 修 饰 电极 在 电分 析 化 学 中 的应 用 。
关键词 自组装单
随着科 学技 术 的发 展 ， 对材料 的研 究正 致 力 于采 用 “自下 而上 ” 的构 筑 方式 来 代 替传 统 的 “自上 而
１ 自组 装膜研 究 现状及 特点
自组装单 分 子膜 （ Ａ ） Ｓ Ｍｓ 是近 ２ ０年来 发 展起 来 的一 种新 型 有机 超 薄膜 。１４ ９ ６年 ，ｉ ａ ＿ 最早 将 Ｚｓ ｎ２ ｍ 表 面活性 剂分 子利 用 自组装 吸 附在 金属 电极 表 面 。 成单 分 子层 。但 是这 一 开 创性 的工作 当时 并没 有 形 引起人 们 的注意 。直 到 １８ ９ ３年 ， ｕｚ Ｎ ｚｏ和 Ａｌｒｌ 利用 烷 基硫 醇 将 二硫 化 物从 稀 溶 液 吸 附在 金 电极 上 ｌ ａ３ ａ 后， 在金 属 表面 的 自组 装研 究才 引起人 们广 泛关 注 。各 种类 型 的 自组装 体 系 也 随之 出 现 ， 硫 醇盐 、 如 硫
下” 的微 加工 技术 ， 子 自组 装正 是 适应 这 样 一 种趋 势 而产 生 的新 技术 。分子 自组 装 的最 基 本 层 次是 分 以有机 分 子为基 本模 块单 元 （ ｕｌｉｇｂｏｋ ） 。在生 命 体 系 中 ， 量 复杂 、 有 生物 学 功 能 的超 分 子 ｂ ｉ ｎ ｌｃ ｓ 的 ｄ 大 具
热致相分离法制备高分子微孔膜
热致相分离法制备高分子微孔膜的原理与进展【摘要】本文简述了热诱导相分离（TIPS）法制备高分子微孔膜的相平衡热力学及相分离动力学原理，制备方法。
以制备聚丙烯微孔膜为例进行了具体的说明。
并对国内外研究进展进行了评述。
【关键词】热诱导相分离微孔膜高分子聚丙烯热诱导相分离法（TIPS）是20世纪80年代初由A.J.Castro提出的一种简单新颖的制膜方法，它是在高温下把聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂，形成均一溶液，然后降温冷却，导致溶液产生相分离，再选用挥发性试剂将高沸点溶剂萃取出来，从而获得一定结构形状的高分子微孔膜，TIPS法可应用于许多由于溶解度差而不能用其它制膜法解决微孔成型的聚合物中。
对于热稳定性较好，且有合适溶剂的高分子材料，大多可用这种方法制成微孔膜。
其特点是孔隙率调节范围宽，孔径较均匀。
本文从相平衡热力学及相分离动力学角度介绍TIPS法制备高分子微孔膜的基础理论，并介绍了国内外研究进展。
1．TIPS法制备高分子微孔膜的原理[1,2]1.1相平衡热力学TIPS法制备高分子微孔膜的热力学基础是聚合物-溶剂二元体系的相图，实际实验体系的相图往往是受冷却速率影响的非平衡相图，但它是以平衡相图为基础的，主要有以下几种类型。
1.1.1液-液型相分离结晶性聚合物-溶剂体系以及非结晶性聚合物-溶剂体系，都可以进行液-液相分离。
部分发生液-液相分离的聚合物-溶剂体系见表1。
表1 液-液相分离的聚合物-溶剂体系结晶性聚合物溶剂非结晶聚合物溶剂低密度聚乙烯二苯醚聚苯乙烯十二醇聚丙烯二(2-羟乙基)牛酯胺,喹啉无规聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 邻苯二甲酸二辛酯高密度聚乙烯二(2-羟乙基)牛酯胺无规聚苯乙烯环己醇尼龙11 乙烯基碳酸酯,丙烯基碳酸酯,四甲基砜无规PMMA 1-丁醇,环己醇等规聚苯乙烯硝基苯无规聚苯乙烯环己烷聚(4-甲基-1-戊烯)(TPX) 二异丙苯聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)(PPE)环己醇高密度聚乙烯二苯醚,联二苯无规聚苯乙烯二乙基丙二酸酯全同聚丙烯(IPP) 二(2-羟乙基)牛酯胺，二十烷酸无规PMMA 砜IPP 二苯醚无规PMMA 特丁基醇Teflon PFA 三氟氯乙烯二苯醚乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)聚合物-溶剂体系相容性的必要和充分条件是：ΔG（mix）<0 （1）（α2ΔG（mix）/αΦp2）T,P>0 （2）其中ΦP是聚合物体积分数ΔG（mix）=ΔH（mix）-ＴΔS（mix），ΔH（mix）是混合焓，ΔS（mix）是混合熵。
NaA型分子筛膜的制备研究
NaA型分子筛膜的制备研究引言分子筛膜由于其孔径可控、具有选择性的特点，在气体分离、溶剂分离和离子交换等领域有着广泛的应用。
NaA型分子筛膜是目前应用最广泛的一种分子筛膜，具有较好的热稳定性和耐水性，被广泛应用于气体分离以及溶剂分离等方面。
本文旨在对NaA型分子筛膜的制备方法进行研究，通过对原料的选择、制备条件的优化等方面的探索，提高NaA型分子筛膜的性能和制备效率。
NaA型分子筛膜是以沸石为主要原料，通过特定的合成方法，在多孔载体上形成的一种薄膜结构。
其制备原理主要包括原料选择、合成方法和后处理工艺。
原料选择是制备NaA型分子筛膜的第一步，主要包括硅源、铝源、碱源和模板剂等。
合成方法主要包括溶胶-凝胶法、结晶法和水热法等。
后处理工艺主要包括脱模板、干燥和活化等。
通过优化这些步骤，可以获得性能优良的NaA型分子筛膜。
二、NaA型分子筛膜的制备方法1. 原料选择NaA型分子筛膜的制备原料主要包括硅源、铝源、碱源和模板剂。
硅源一般选择硅酸盐类物质，如硅酸钠、硅酸钾等；铝源一般选择铝酸盐类物质，如氢氧化铝等；碱源一般选择氢氧化钠、氢氧化钾等；模板剂一般选择季铵盐类物质，如四甲基溴化铵等。
通过合理选择这些原料，可以控制NaA型分子筛膜的孔径和结构。
2. 合成方法目前制备NaA型分子筛膜的方法主要包括溶胶-凝胶法、结晶法和水热法等。
溶胶-凝胶法是将合成原料溶解于溶剂中，形成溶胶，然后通过凝胶化将其固化成膜状结构；结晶法是将合成原料溶解于溶剂中，通过自发结晶或外界驱动形成NaA型分子筛膜；水热法是将合成原料与水混合，并在高温高压下形成NaA型分子筛膜。
这三种方法各有优缺点，可以根据具体要求选择合适的方法。
3. 后处理工艺NaA型分子筛膜的后处理工艺主要包括脱模板、干燥和活化等步骤。
脱模板是将合成膜中的模板剂去除，一般通过热解或溶解的方式进行；干燥是将脱模板后的膜进行干燥，一般通过真空干燥或自然干燥的方式进行；活化是将干燥后的膜进行活化处理，一般通过高温升华或离子交换的方式进行。
分子印迹膜的制备
分子印迹膜的制备
制备分子印迹膜，将一定配比的模板分子与功能单体，在体系中以非共价键相互作用（如氢键、静电作用），形成单体模板分子自组装结构；加入成膜单体丙烯腈（AN），在一定温度下引发聚合，固定印迹位点；洗脱除去模板分子形成印迹空穴。
具体操作过程如下：
称取1mmol模板分子溶于10mlDMSO中，加入250ml的三口瓶中，同时加入4mmol功能单体，通氮气保护，于50℃下预反应3h。
预反应结束后再加入20mlAN、30mlDMSO，升温至65℃，逐次缓慢加入AIBN和(NH4)2S2O8作为引发剂，反应10h，得到铸膜液。
停止反应，冷却备用。
当然铸膜液也可由高聚合物和分子印迹聚合物溶于有机溶剂制得。
高聚合物包括聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜等
采用浸没沉淀相转化法成膜，用刮膜器在附有无纺布的玻璃支撑板上刮制0.5mm厚的液膜，将支撑板放入非溶剂凝胶浴中，由于溶剂的交换作用，高聚物凝固成为含有模板分子在内的分子印迹膜，在凝胶浴中充分浸洗除去DMSO溶剂，然后再用乙醇和乙酸(V/V=9/1)的混合溶液洗脱模板分子，形成模板分子识别空穴，得到最终的分子印迹膜。
实验过程中需要的反应试剂如下：
丙烯腈（AN）、头孢类抗生素（标准品）、甲基丙烯酸（MAA）、二甲基亚砜（DMSO）、氮气（N2）、偶氮二异丁腈（AIBN）、(NH4)2S2O8、
无水乙醇、冰醋酸。
实验过程中需要的反应仪器如下：
超声清洗器、通氮装置、恒温加热磁力搅拌器、刮膜器、无纺布、玻璃支撑板（2块）、索氏提取器。
二氧化硅表面自组装单分子膜的性质、制备及应用研究的开题报告
硅/二氧化硅表面自组装单分子膜的性质、制备及应
用研究的开题报告
一、研究背景
自组装单分子膜（self-assembled monolayers, SAMs）是指由分子
自发地在固体表面形成的一层单分子厚度的有序单层，具有良好的表面
化学与物理学性质，因此在油墨、涂料、传感器和纳米器件等领域有着
广泛的应用。
硅/二氧化硅表面自组装单分子膜的研究，对于硅基纳米器件、光刻、抗腐蚀涂料等领域有一定的重要性。
二、研究内容
本研究将以硅/二氧化硅表面为实验对象，主要研究以下内容：
1. 自组装单分子膜的制备方法：包括溶液法、气相法等，并比较各
种制备方法的优缺点。
2. 自组装单分子膜的表征方法：包括循环伏安法、红外光谱法、原
子力显微镜等表征手段，探究其表面化学、物理学性质。
3. 自组装单分子膜的应用研究：深入探究其在硅基纳米器件、光刻、抗腐蚀涂料等领域的应用，并比较各种应用方式的效果。
三、研究意义
本研究将从制备、表征以及应用等多个方面对硅/二氧化硅表面的自组装单分子膜进行深入研究，有助于拓展其在各个领域的应用，提高其
制备及表征的效率与精度，为相关领域的研究提供参考。
同时也有助于
推动自组装单分子膜及其应用研究的发展。
分子筛膜的制备
6. 脉冲激光蒸渡法PLD
分子筛晶体PLD靶 的准备 （文中二茂铁掺杂 后挤压成团） 激光蒸渡前,基底处 理（甲苯中超声， 乙醇漂洗，烘干后 在腔中高温真空去 处残留有机物）
丝光沸石分子 筛晶体的制备
使用脉冲激光 使靶表面层熔化、蒸发 在基底上得到沉积薄膜
PLD膜继续生长— —后水热处理 合成分子筛膜的后 处理
2
Wat is it ?
常见分子筛膜举例： ZSM-5 （沸石分子筛 硅酸金属盐的水合物）
4 （磷酸硅铝分子筛 ） SAPO-5
AlPO4-5 （磷酸铝分子筛 ） UTD-1 （十四元环的硅铝分子筛）
分子筛膜的应用
• 物质分离：分子筛膜具有均一的孔道结 构，依据其孔径可筛分出不同大小的分 子，因而在物质分离领域有广泛的应用 前景； • 膜催化反应：具有催化和膜分离的双重 功能的膜催化反应器是分子 筛膜研究和 应用的热点。膜催化反应器利用分子筛 膜的分离功能，流动反应装置中分离反 应体系分子或将反应物隔开在膜界面反 应，打破了催化反应原有的平衡，能极 大的提高催化反应的效率 。
8. Yanshuo Li and Weishen Yang. J MEMBRANE SCI, 2008, 316: 3–17.
9. 冼江强,黄肖容,隋贤栋. 分子筛膜的制备和研究进展. 广东化工, 2005, (05): 7-11.
合膜的微观结构。
诸如：载体表面提供的非均相成核对分子筛晶体的生长、载体上分子筛晶 体定向生长的诱导过程及其机理，强化膜生长的条件及其沸石孔道（缺陷） 形成的原因。
参考文献
1. Manickam Sacidharan, et al. Catal. Sci. Technol, 2011, 1: 255-259. 2. 郎林. MFI型取向分子筛膜的制备与应用: [博士学位论文]. 天津: 天津 大学, 2009. 3. Guangqi Zhua, Yanshuo Li, et al. J. Membr. Sci, 2009, 337: 47–54. 4. M. Kanezashi and Y. S. Lin. J. Phys. Chem. C, 2009, 113: 767–3774. 5. Wei Shan, Yahong Zhang, et al. Micro. Meso. Mater, 2004, 69: 35-42. 6. Thomas. J. Pisklak, et al. J. Porous. Mater, 2004, 11: 191–209. 7. Yi Liu, Yanshuo Li and Weishen Yang. J. AM. CHEM. SOC, 2010, 132(6): 1769
水分子分离膜的制备及性能研究
水分子分离膜的制备及性能研究水是生命之源，而水分子的分离则是近年来科学界广泛关注的话题之一。
水的分离涉及到水的纯化、脱盐、浓缩、药品制造等多个领域的研究。
而水分子分离膜则是协助水的分离的重要设备之一。
本文将介绍水分子分离膜的制备及性能研究。
一、水分子分离膜的制备方法水分子分离膜一般由多种材料配合制作而成。
当前，常用的水分子分离膜包括多孔玻璃膜、聚酰胺复合膜、聚醚酰胺膜、纳滤膜、超滤膜等。
下面将对其中两种常见的水分子分离膜——聚酰胺复合膜和超滤膜——进行介绍：1.聚酰胺复合膜制备方法（1）材料准备：聚酰胺复合膜材料由聚酰胺、氨基硅油和N-Methylpyrrolidone（NMP）等组成。
（2）溶液制备：将聚酰胺、氨基硅油和NMP按一定比例混合，形成聚酰胺溶液。
（3）膜片制备：在玻璃基板上，均匀涂敷聚酰胺溶液，形成较薄的聚酰胺膜片。
（4）复合：将聚酰胺膜片置于相对较宽的容器中，加入制备好的复合液——纯化水、少量氨水、苯并咪唑、氢氧化铝——进行复合。
（5）固化：将复合后的水分子分离膜固化，得到一张完整的水分子分离膜。
2.超滤膜制备方法（1）材料准备：超滤膜常采用聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯等材料制作。
（2）固化：将超滤膜材料加入化学药品中固化成形。
（3）超滤膜处理：对超滤膜进行化学或物理处理，提高超滤膜性能，使得水分子得以有效过滤，并使得膜具有更好的耐腐蚀性。
二、水分子分离膜的性能研究水分子分离膜的性能研究常涉及到沉积物的去除率、蛋白质还原率、溶解盐去除率等。
下面将对几种主要性能指标进行简单介绍：1.沉积物的去除率沉积物即一些粘附在膜表面的颗粒物质，不仅影响膜的分离效果，还会导致膜产生污染，从而降低膜的使用寿命。
通过研究水分子分离膜的沉积物去除率，可以检验膜的清洁性和耐污染性等性能指标。
2.蛋白质还原率在制药、生物工程、食品加工等领域中，水中或溶液中蛋白质的还原率对产品质量至关重要。
膜的分离效果与蛋白质还原率息息相关。
langmuir blodgett法
langmuir blodgett法Langmuir-Blodgett (LB) 法是一种用于制备薄膜的技术，广泛应用于表面科学、光电子学、生物医学和纳米技术等领域。
该技术是由美国科学家威廉·布拉吉特（Irving Langmuir）和凯瑟琳·布拉吉特（Katharine Blodgett）在20世纪30年代首次提出和发展的。
Langmuir-Blodgett 薄膜通常由有机分子构成，通过以下步骤制备：1. 选择膜层材料：选择具有长烷基链的有机分子，通常是脂肪酸或磷脂类物质，以确保在表面形成紧密排列的分子膜。
2. 形成单分子膜：将有机分子溶解在非极性溶剂中，形成一个单分子层。
这个层通常由具有疏水（亲水性）和亲水（疏水性）部分的分子组成，使其具有吸附于液-气或液-液界面的特性。
3. 利用Langmuir-Trough制备Langmuir单层：将这个单分子膜传送到一个称为 Langmuir-Trough 的装置上。
Langmuir-Trough 允许控制表面张力，并通过提供可调节的表面压力来压缩分子层，从而形成一个均匀的单分子膜。
4. 将单分子膜转移到固体基底上：当达到所需的表面压力时，可以将单分子膜从 Langmuir-Trough 转移到固体基底上。
这通常通过将基底从水面上方轻轻抬升并靠近单分子膜来实现。
当基底接触单分子膜时，有机分子会以单层的方式沉积在基底表面，形成Langmuir-Blodgett 膜。
5. 多层叠加：通过重复该过程，可以制备多层的 Langmuir-Blodgett 膜。
在每一步中，可以调整表面张力和压力，以控制分子层的厚度和性质。
Langmuir-Blodgett 膜的优势在于其高度可控的分子排列和表面性质，以及可以在薄膜中形成分子层叠的能力。
这种技术在制备纳米材料、传感器、光电子学器件和生物医学领域等方面具有广泛的应用。
不锈钢表面Schiff碱自组装分子膜的制备及性能
Ｂ ｒ ｕ ｋ ｅ ｒ Ａ Ｖ Ａ Ｎ Ｃ Ｅ － ４ ０ ０ ＭＨｚ 型核磁 共 振波谱 仪 （ 瑞士 Ｂ ｒ ｕ ｋ ｅ ｒ 公司） ， 以Ｃ Ｄ Ｃ １ 为溶 剂 ， Ｔ ＭＳ为 内标 物 ； ５ １ ０ Ｐ型红 外光 谱仪 （ 美国 Ｎ ｉ ｃ ｏ ｌ ｅ ｔ 公司） ， Ｋ Ｂ ｒ 压片 ； Ｃ ＨＩ ６ ０ ０ Ｄ型 电化 学测 试 系 统 （ 上 海 辰 华 仪 器 有 限公 司） ， 电化学 阻抗 谱测 试 频率 范 围为 ０ ． ０ １～ １ ０ ０ Ｈｚ ， 正 弦交 流波 信 号 的振 幅为 ８ ｍＶ。电解 池 为三 电极 系 统， 试 件为 工作 电极 ， 金 属 铂 片 为 辅 助 电极 ， 参 比 电极 为 饱 和 甘 汞 电极 （ Ｓ Ｃ Ｅ） 。极 化 曲线 测 试 范 围 为
２ ０ １ ２ － ０ ５ － ２ ４收稿 ， ２ ０ １ ２ ０８ － — １ ０修 回
通 讯 联 系人 ： 薛兆 民， 教 授 ；Ｔ ｅ ｌ ： ０ ５ ３ ０５ － ６ ６ ８ １ ６ ２； Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｈ ｚ ｘ ｕ ｅ ｚ ｈ ａ ｏ ｍ ｉ ｎ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ； 研究方 向 ： 无 机 配位 化 学
一
０ ． ５～ ０ ． ９ Ｖ， 扫 描速 率 为１ ｍ Ｖ ／ ｓ ， 从 负 向至正 向扫 描 。采 用 自腐 蚀 电位 ． 时 间 曲线 研 究 导 电高 分 子膜
对不锈钢在 １ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ Ｈ Ｃ １ 溶液 中的防腐蚀性能 ， 动电位扫描速度为 ０ ． ０ ０ ２ Ｖ ／ ｓ 。
阻抗谱和 自腐蚀 电位一 时间曲线 进行 电化学分析 。结果表 明 ， 在１ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ Ｈ Ｃ １ 中， 不锈 钢表 面 自组 装分子 膜能 快速有效 的抑制异相 电子的转移 ， 促进不锈 钢表面发生钝化 ， 减少 了不锈钢基体 的腐蚀 。总结 了 Ｓ ｃ ｈ ｉ ｆ碱 自组
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在固定单分子层面积时检测表面压 的变化是常用于检验重复性的标准. 一种物质单分子膜的π-A曲线与实验 条件密切相关；成膜物质的π-A曲线对 亚相的组成和单分子层物质的损失非常 敏感，单分子层浓度减小表面压会迅速 减低。
1.3.2 单分子膜的相
三维空间中物质存在气态,液态,固态三态, 而在二维单分子膜体系中,物质不仅有上述三态, 而且还有气态扩张膜,液态扩张膜和转变膜等状 态.
氯仿,己烷,环己烷,乙醚,苯等常用作铺展溶剂.
选择适宜的铺展溶剂时必须考虑成膜 材料的性质，而且要选择适当的浓度。一 般来说，浓度应该足够低,以免成膜材料在 铺展溶液中形成缔合结构,防碍在表面上均 匀成膜.
单分子层的铺展:
将溶于适当溶剂中的两亲分子均匀,缓慢的滴加 在一定的亚相表面上,待有机溶剂在表面扩散并 挥发后,在亚相表面就形成一层单分子膜,以一 定的速度压缩膜表面, 两亲分子便会慢慢的有 序排列在气/液表面.
液态扩张膜
将气态膜继续压缩，则曲线再次发生转折，膜的压缩率 变小，膜压随膜面积的减小而显著上升，此时表面膜从 气态转变为液态扩张膜。这种膜本质上是液态的，但压 缩系数比正常液体的大的多.Langmuir认为液态扩张膜 可以看作上面是与空气接触的碳氢链,碳氢链之间为有 吸引力,故可将其看为液相,下面是溶与水的极性基,保留 着气态膜的性质.直链脂肪酸的该状态下的平均分子截 面积约为0.4~0.5nm2,相当于相应固态膜的2~3倍. 成膜分子间的距离很小，并存在明显的侧向作用,液态 扩张膜的修正后的π-A 等温曲线公式： （ π+ π0）（A-A0）=kT 式中的π0和A0为常数。
凝聚膜
凝聚膜包括液态凝聚膜和固态凝聚膜。当转变膜进 一步压缩时，会进入液态凝聚膜，液态凝聚膜中的 每个成膜分子平均面积约比固态凝聚膜大20%,它的 曲线通常是直线型的,直链脂肪酸在该相中的分子 平均截面积约为0.25nm2. 再进一步压缩则得到与晶体中表面活性剂类似的固 态凝聚膜.直链脂肪酸在该相中的分子平均截面积 约为0.20nm2.固态凝聚膜中膜分子是基本直立于水 面上的。 对固态凝聚膜进一步压缩，会导致单分子膜的破裂， 形成崩溃。这时可观察到,膜的表面压不变甚至降 低,此恒定值叫做单分子膜的崩溃压.
成膜材料
大部分成膜材料分子由两部分组成：一部 分自身可以与水混溶，称为亲水基团；另 一部分则不能，称为疏水基团。这些同时 含有亲水集团和疏水集团的分子称为两亲 分子，也称为表面活性剂。 一般认为，亲水头基的极性不能太强，否 则很容易溶与亚相；而且疏水碳氢链也不 能太短。
简单长链脂肪酸由直链烷基 （疏水）和羧酸基组成。羧酸基 提供与水的相溶性,而碳氢链则阻 止与水的相溶性.正是这两个相反 力之间的平衡,使长链脂肪酸在气 /水界面上具有单分子成膜的能力. 脂肪酸在水中的溶解性随烷基链 长度的增加而减小，要得到一非 电离(亚相的PH值足够低))的脂肪 酸不溶单分子膜，分子必须至少 有12个碳原子。
1.2.3 制备单分子膜的实验环境
由于单分子膜只是一个分子层的厚度,极少量 的杂质就会使实验出现假象,导致错误的结论, 因此单分子膜的制备环境要求十分严格. 与亚相直接接触的所有部件应该由玻璃、聚 四氟乙烯、不锈钢或铂金制造；成膜材料应 使用最高纯度；避开空气中的污染物质；操 作应特别小心。 所用的水应该为蒸馏两次以上的去离子的高 纯水。 清洁水面
1.2 单分子膜的制备
LB系统 铺展溶液的制备和单分子膜的铺展 制备单分子膜的实验环境
LB系统的5个部 分：1，水面上使 膜展开的LB槽； 2，用于表面压缩 的部件（障板）； 3，测定表面压的 天平；4，单分子 膜沉积的上下运 动机构；5，LB 装置的控制
将溶于有机溶剂中的成膜材料滴加在 水面上,待有机溶剂挥发后,保持恒温并沿 水平面方向横向施加一定的压力,溶质分 子(成膜)材料便在水面上形成有序排列 的单分子膜(Langmuir膜).用适当的机械 装置将气液界面上的单分子膜逐渐转移, 组装到 基片上,就形成了LB膜.
若将气态膜压缩，则表面压上升，当分
子平均面积达某值时，膜的压缩率突然 增大，几乎出现了无限压缩的现象，即 在膜中发生了从气态膜到液态膜的转变， 膜出现不均匀性。水平段的表面压即为 单分子膜的饱和蒸气压。单分子膜的蒸 气压与成膜物质的结构及分子量有关。 对于同系物，碳链越长，单分子膜的蒸 气压越低。单分子膜的饱和蒸气压还随 温度变化而变化，温度越高，蒸气压越 大。
单分子膜的表面电势
不论是离子型的还是非离子型的表面活性剂分子,都 具有正负电荷中心分离的特点。因而可以将两亲分 子形成的单分子膜看做一个微型的平行板电容器， 板间有一定的电位差。表面电位差就是有膜和无膜 条件下两相间电位的差值。 表面电势是由于膜而引起的表面电势的变化.将电极 尖端放在离表面1-2mm处.若膜表面是均匀的,则将电 极平行于表面移动时读数不变,否则读数不稳定,由此 可判断膜是否均匀.
使障板移动可以改变膜的面积，浮片所受的 表面压随膜的面积变化，则可得到膜的表面压-成 膜分子平均占有面积曲线，即π-A曲线.它给出的是 二维空间压力与浓度的关系.此种结果是研究单分 子膜性质最重要的数据.
分子平均占有面积的
计算： c为体积摩尔浓度，C为 浓度,V为体积，分子量 M，膜面积A.N0为阿弗 加得罗常数。
混合单分子膜可以有成膜物质的混合溶 液铺展所得，也可以通过在单分子膜上吸附、 疏水相互作用、静电相互作用、络合作用等 物理、化学作用而附着于单分子膜或穿透到 单分子膜之中形成复合单分子膜，从而改变 膜的性质而赋予新的功能，这在材料科学和 生物科学中有重要意义.
1.5 单分子膜的稳定性
单分子膜是动态物种，它们的稳定性必定是动力 学而不是热力学的。单分子膜只能在一定实验时 间内和一定条件下稳定。 单分子膜的稳定性可根据其在气/液界面上的驰豫 效应，即在恒定表面压下单位时间内单分子膜面 积减小值来判断，减小值越小，单分子膜越稳定。 在制备LB膜时，为制得比较均匀的LB膜，单分子 膜必须经过30分钟以上的自组装。
1.6 影响单分子膜性质和状态的因素
成膜材料自身的影响 亚相性质的影响 温度的影响 其他因素的影响
1.6.1 成膜材料自身的影响
(1) 分子大小的影响 对于同系物两亲分子，其分子量越大，所形成的单 分子膜越凝聚。 (2) 分子结构的影响 在成膜两亲分子的碳氢链上引入不饱和键或极性集 团后，其单分子膜相比其相应的饱和化合物变的更 为扩张。 在两亲分子中引入取代基后，单分子膜的性能随取 代基的位置不同而变化。 成膜物质分子内氢键的存在影响分子的成膜性质。
将膜看作平行 值,可以推测分子在膜 中是如何取向的.但自表面电势测定所得有关 分子取向的信息并不总是肯定的,因为在两电 极间除了单分子膜外,总会有少量的亚相和空 气的存在.
对单分子膜表面电位的研究可以得到有关单分 子膜结构，成膜分子定向等信息。
表面电势最有用的地方是它对水面上单分子膜 的相变十分敏感,这是因为此类相变必然会导致 偶极矩分布的改变,而曲线对此却并不灵敏,因 此,配合两者就可得到膜状态的更多信息.
转变膜
将膜进一步压缩,有时可得压缩系数比液态 扩张膜更大的一种膜.Langumir认为在此 中分子会聚集成团,有人将此种表面分子聚 集叫作半胶团.转变膜也称为中间膜，它是 液态扩张膜和液态膜之间的过度区域，这 个中间态以在单分子层表面上水把表面活 性剂的极性端基分开为特征的。转变膜具 有不均匀性及显著高于液态膜的可压缩性， 但又不象气液平衡状态时出现的水平的πA 线段。
1.6.2 亚相性质的影响
第一章
单分子膜及LB膜
内容提要
单分子膜及LB膜的发展历史 单分子膜的制备 单分子膜的性质 混合单分子膜 单分子膜的稳定性 影响单分子膜性质和状态的因素
1.1 单分子膜及LB膜的发展历史
很早以前发现的油膜现象 1774年,福兰克林的工作:在池塘的水面上倒 一勺植物油,可观察到两个现象: 1.油可在水面上铺展,扩散约2000m2的池塘 2.再加更多的油就不再铺展,在水面上形成 漂浮的油珠. 可估计Franklin得到的表面铺展的油膜厚约 2.5nm.
1.3 单分子膜的性质
表面压与表面压-面积等温线 单分子膜的相 单分子膜的表面电势
1.3.1表面压与表面压-面积等温线
单分子膜的表面压(π)是单位长度浮片受到的 纯溶剂的表面张力(γ0)与覆盖了膜后表面张力 之差(γ)。 Π= γ0- γ 单分子层的表面压常用Wilhelmy 吊片法或Langmuir浮片法测定。 Wilhelmy吊片法使用比较简便。
1917年Langmuir提出了完整的单分子理 论，并且发明了膜天平.使他获得诺贝尔奖 的实验得出的结论是:由于吸附的单层分子 与亚相表面结合,使单层膜具有高度的稳定 性.他的实验主要集中于脂肪酸盐的研究. Langmuir与他的学生Blodgett一起实现 了单分子层的连续转移组装多层组合膜的 系统。这种由气液界面上的单分子膜转移 到固体表面上所组装成的薄膜被成为 Langmuir-Blodgett(LB)膜；而气液界面上 的单层膜通常称为Langmuir膜。
1.2.2 铺展溶液的制备和单分子膜的铺展
虽然有一些成膜材料如油酸或十六醇晶体 可在水(亚相)上直接铺展.但多数体系是先制成 铺展溶液,再将铺展溶液均匀的滴加在亚相上. 这样可以更好的控制浓度.同时也为不能自动铺 展的物质提供一个形成单分子的途径.
铺展溶剂满足的条件：
1，对成膜材料具有足够的溶解能力 2，具有在亚相上良好的铺展能力； 3，挥发速度适中； 4 具有较低的密度； 5，铺展溶剂应该是最高纯度，化学上是惰性 的，不会改变亚相的性质而影响单分子膜的 形成和稳定。