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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡東谷
研究生(外文):Tung-Ku Tsai
論文名稱:脂肪酸於電化學修飾的金表面之自組分子薄膜研究
論文名稱(外文):Structures of Self-Assembled Monolayers of n-Alkanoic Acids on Gold Surfaces Modified by Underpotential Deposition of Silver and Copper
指導教授:陳俊顯陳俊顯引用關係
指導教授(外文):Chun-hsien Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:自組分子薄膜脂肪酸聚合紫外光
外文關鍵詞:self-assembled monolayersfatty acidunderpotential depositionpolymerizationUV
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本論文分成兩部分,第一部份是研究脂肪酸(CH3(CH2)mCO2H, m = 11, 13 ~ 22)在Ag(upd)/Au和Cu(upd)/Au表面上形成的自主分子薄膜(self-assembled monolayers, SAMs)。結果顯示,脂肪酸在upd以及bulk Ag上的自組分子薄膜結構幾乎相同,不同的只是奇偶效應的程度以及分子主軸的傾斜角度,而這些結構的特徵與修飾在bulk Cu上的脂肪酸自組分子薄膜則有很大的不同。修飾在bulk Cu上的脂肪酸自組分子薄膜沒有奇偶效應,而羧酸根只有一個氧原子鍵結在基材表面。另外,從XPS和IRAS的量測中發現,脂肪酸的羧酸根在刻意氧化Cu(upd)/Au上的鍵結方式與在bulk Cu上鍵結方式一樣,皆是以一個氧原子鍵結在基材表面上。
第二部分是二度空間的高分子化薄膜,研究以4-vinylbenzoic acid (VBA)和trans, trans-Muconic acid (MA)兩種含有羧酸官能基的分子,修飾在Au/Ag(upd)和bulk Ag的表面上,進行UV光聚合自組分子薄膜實驗。在bulk Ag/VBA的實驗中,顯示自組分子薄膜並未聚合,可能是VBA分子膜是透過羧酸與C=C交雜吸附在表面,使得vinyl官能基不相鄰,因而無法聚合。在Au/Ag(upd)/MA的實驗中,利用UV光照射自組薄膜十分鐘後,FTIR顯示C=C的振動強度降為照光前的50%。SIMS則顯示自組薄膜較未照射UV光的不易被打碎,這些光譜支持MA分子膜可透過UV光的照射而產生二度空間的高分子膜。

總目錄
摘要 I
謝誌 II
總目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 IX
第壹章、序論 1
一、前言 1
二、自組分子薄膜 6
1. 概述 6
2. 原理 6
三、Underpotential Deposition (upd) 10
1. 原理 10
2.常見的upd系統 11
四、研究動機 20
第貳章、實驗部分 22
一、實驗步驟 22
1. 金片的製備 22
2. upd的製備 25
3. 金表面粗糙度的量測 29
4. 脂肪酸自組分子薄膜的特性探討 35
(1) 接觸角量測系統 35
(2) 傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)的量測 37
(3) X光電子能譜儀分析樣品的表面元素 40
二、藥品 40
三、材料與其他設備 42
第參章、脂肪酸結構的特性:奇偶效應 43
一、接觸角的量測 43
二、紅外線吸收光譜的量測 46
三、X光光電子能譜的量測 57
四、金片粗糙度的量測 62
第肆章、聚合自組分子薄膜 65
一、聚合自組分子薄膜的目的 65
二、聚合自組分子薄膜 69
1. 自組分子薄膜的製備 69
2. 聚合自組分子薄膜的實驗 70
3. 二次離子質譜儀 72
4. UV-Vis吸收光譜儀 72
三、聚合自組分子薄膜實驗結果與討論 72
1. VBA自組薄膜聚合的結果 72
(1) 紅外線吸收光譜的測量 72
2. Au/Ag(upd)/MA自組薄膜聚合的結果 72
(1) 紅外線吸收光譜的測量 75
(2) 二次離子質譜儀的測量 80
(3) UV-Vis吸收光譜的測量 81
第伍章、結論 83
參考資料 84
圖目錄
圖1-1 L-B film的形成 2
圖1-2 硫醇官能基照UV光形成硫酸鹽類流程圖 4
圖1-3 自組分子薄膜的形成過程 7
圖1-4 自組分子薄膜的三個部分 8
圖1-5 三種常見的自組分子薄膜 9
圖1-6 銀離子在金電極表面進行還原反應示意 12
圖1-7 Ag(upd)在Au(111)的循環伏安圖 13
圖1-8 Ag(upd)在Au(111)的循環伏安圖 14
圖1-9 Cu(upd)在Au(111)上的循環伏安圖 16
圖1-10 硫酸根吸附於Cu(upd)/Au表面結構示意圖 18
圖1-11 Pb(upd)在Au(111)的結構示意圖 19
圖2-1 真空蒸鍍儀構造示意圖 24
圖2-2 (A) Ag(upd) (B) Cu(upd)在金片上的循環伏安圖 26
圖2-3 電漿產生器構造示意圖 28
圖2-4 粗糙度與鉛原子面積的計算 30
圖2-5 Pb(upd)在Ag(111)的循環伏安圖 31
圖2-6 求蒸鍍金膜表面粗糙度的鐵弗龍容器 33
圖2-7 Pb(upd)在金片上的循環伏安圖 34
圖2-8 接觸角偵測原理 36
圖2-9 FT-IR偵測原理 38
圖3-1 脂肪酸修飾在(A) Au/Ag(upd) (B) Au/Cu(upd)上的前進接觸角 44
圖3-2 接觸角的奇偶效應 45
圖3-3 脂肪酸修飾在Au/Ag(upd)上的紅外線吸收光譜圖 47
圖3-4 脂肪酸修飾在Au/Cu(upd)上的紅外線吸收光譜圖 48
圖3-5 脂肪酸修飾在(A) bulk Cu、(B) upd上的鍵結方式 51
圖3-6 紅外線吸收光譜奇偶效應的原因 53
圖3-7 各種m值的脂肪酸修飾在(A) Ag(upd)/Au和(B) Cu(upd)Au上
時,na(CH3, ip)和ns(CH3)的吸收度 54
圖3-8 傾斜角的計算 56
圖3-9 氧化銅的XPS圖譜 58
圖3-10 XPS測量Cu(2p1/2)及Cu(2p3/2)訊號 59
圖3-11 氧化基材表面對脂肪酸鍵結方式的影響 61
圖4-1 含Diacetylene分子的多層膜聚合 66
圖4-2 含Diacetylene分子的聚合與空間需求 67
圖4-3 聚合實驗的壓克力箱 71
圖4-4 bulk Ag/VBA照UV光前後的紅外線吸收光譜圖 73
圖4-5 Au/Ag(upd)/VBA照UV光前後的紅外線吸收光譜圖 74
圖4-6 MA/Ag(upd)/Au照UV光前後紅外線吸收光譜圖 76
圖4-7 MA/Ag(upd)/Au的IR強度比值(I / I )與照UV光時間
關係圖 77
圖4-8 SIMS全質譜掃瞄Au/Ag(upd)/MA照UV光前後之質譜圖 78
圖4-9 MA分子利用EI-MS所得質譜圖 79
圖4-10 MA/Ag(upd)/Au照UV光前後UV-Vis吸收光譜圖 82
表目錄
表1-1 各種具長烷鏈的官能基吸附在金表面上的比較 5
表3-1 CH3(CH2)17CO2H修飾在Au/Ag(upd)和Au/Cu(upd)上的各種振動
模式及其波峰位置 49

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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