一种检测逐层组装复合膜从基材上脱离情况的方法技术

本发明专利技术属于检测技术领域，具体为一种检测逐层组装复合膜从基材上脱离情况的方法。本发明专利技术利用二维紫外相关光谱技术，测定逐层组装复合膜在一定ｐＨ值下聚合物脱离的情况，得到一系列谱线；根据这些谱线判断聚合物在不同酸碱条件下的脱离情况。本发明专利技术适用于含有不同生色团的逐层组装复合膜体系检测，具有操作简单、灵敏度高的特点，在超薄组装复合膜的机理研究和应用领域有着广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于检测
，具体涉及。
技术介绍
二维相关光谱的概念是1986年最先由Noda提出的，其后他又将其拓展到更为广泛的 应用领域，命名为广义二维相关光谱。目前国内外在这个领域的研究十分活跃。通过将常 用的光谱技术与二维光谱相关分析结合起来，可对各类外扰下(如温度、压强、时间、浓 度等)官能团运动、分子内和分子间相互作用等方面的进行深入的研究。二维相关分析将 传统的一维光谱在二维上展开，可以有效地提高光谱的分辨率，判断光谱中峰出现的先后 顺序，并且对峰的归属也有帮助。因此二维相关分析可以更准确地研究外界扰动对于被测 体系的影响，这对我们研究体系在外扰下的变化机理具有很重要的意义。自从Decher首先提出了逐层自组装(layer-by-layer self-assembly)技术以来，逐层组 装法作为一种组装超薄膜的有效方法，无论在理论上还是实验领域都已经吸引了广泛的关 注。这种方法的优势在于对生成膜的结构和厚度可以进行简单、多功能和系统的控制。逐 层组装复合膜在生物传感器、光电二极管、光储设备、隔离膜等多领域有着非常广泛的应 用。紫外光谱作为一种最常用的检测组装复合膜成膜质量的手段，能给出含有生色基团的 复合膜体系的成膜情况。不同的生色团在紫外光谱中会出现不同的吸收峰，根据相应的归 属，可以判断生色基团的来源。尤其对于超薄膜体系来讲，紫外光谱的灵敏度和低检出限 很好地解决了聚合物浓度低时较难测定的问题。逐层组装复合膜的稳定性是应用过程中一个不可或缺的评价指标，其在不同pH值环 境中的性能也受到了一定程度的关注。将紫外光谱和二维相关光谱结合起来，可以有效地 分析复合膜内聚合物在不同酸碱环境中的变化情况，探索其从基材上脱离的机理，也给组 装复合膜的实际应用提供了一种研究其稳定性的有效方法。因此，研究开发一种有效的检测逐层组装复合膜在不同酸碱环境下聚合物从基材表面 脱离情况的方法对于聚合物复合膜材料的机理研究和应用具有决定性意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种操作简单、灵敏度高、分辩率好的检测逐层组装复合膜在 不同酸碱环境下聚合物从基材上脱离情况的方法。二维相关光谱的数学处理与谱图的物理意义系统在某个特定扰动(如温度、压强、时间、浓度等等)下，在扰动区间7^in — 7Wx 之间得到光谱信号y(v,t)，其中v为光谱变量(在紫外光谱中即为紫外波长)，t为扰动。特定扰动下的动态光谱3Hv,t)可由下式计算1 0 其他其中，Tmin和rmM分别为开始施加扰动和扰动结束。y(力为参考光谱， 一般情况下选取扰动 区间内的平均光谱，如下所示丄max i min (2)当然，参考光谱也可以根据实际情况选择其他值，如有些实际系统选择O为参考光谱， 有些体系则选择扰动初始条件下的光谱为参考光谱。对于选定的参考光谱，需要对其进行希尔伯特(Hibert)变换，经过计算，同步相关光谱可以表示为。(、,v2) = t 1 t 〖max W, 0'外2 ， W (3)r 一r.丄max 丄mmv,和v2分别表示光谱变量1和光谱变量2，，h，0和列、力分别表示光谱变量1和光谱变量2所对应的吸收峰的动态光谱变化。同步相关光谱反映的是光谱强度同时变化的相关程度。异步相关光谱可表示为 (v', v2) = t 、fax h, W(v2, (4)max mm其中20;2力为信号5^2,0的希尔伯特变换，2(v2,0 = ifmax (v2,,)4~dt'。根据希尔伯特;r ^咖 t -t变换的性质，可以知道信号^V)与3^2力正交，它相当于将信号？(v2力在频率域上将频率相位向前或向后改变;r/2而得到。由此可以看出，异步相关光谱反映了一个光谱坐标 处强度变化和另一处强度变化的正交量之间的相关性，如果两处的强度变化完全不同或正 交，那么在异步相关光谱中它们之间会出现极大值，所以异步相关光谱反映的是谱线强度 变化的非相似程度。二维同步相关谱图与异步相关谱图的读谱规则为当一个交叉峰在同步及异步谱中的 符号相同时，即O(v,, v。和T(k, v。同为正或同为负时，光谱变量^在外扰作用下的强度变化先于光谱变量^发生；当一个交叉峰在同步及异步谱中的符号相反时，对应的结论也相反，即光谱变量^的变化先于光谱变量、发生。二维相关谱图中无阴影部分的峰表示 正峰，阴影部分的峰表示负峰。本专利技术方法具体具体步骤如下(1) 将逐层组装复合膜在某一pH条件下的溶液中静置一定时间，取出后漂洗、吹干， 测定样品在该定pH值和浸泡时间下的紫外(UV-vis)谱图；(2) 完成紫外测定后，将待测样品重新置于该溶液中一定时间，重复步骤(1)。多 次重复后(例如重复5-15次)，得到一系列紫外谱图；(3) 对步骤(2)中得到的一系列谱线y(v,t)中的相关峰进行二维相关分析，得到样 品复合膜的脱离机理。其中分析过程中我们所使用的2D-Shige软件，是由日本关西学院大学的Shigeaki Morita教授开发的，该软件的基础是公式(1)-(4)。步骤(1)中所述的逐层组装复合膜为以逐层组装法(layer-by-layer)制备得到的各类 超薄复合膜，包括静电沉积膜、氢键沉积膜、范德华力沉积膜等各类弱相互作用沉积膜。 步骤(1)中所述浸泡时间不超过复合膜在该pH值条件下完全消除所需的时间。 步骤(2)中所述紫外谱图为同一样品在同一pH值溶液中多次浸泡后，每次测定的紫 外谱图的总和。步骤(3)中所述复合膜脱离机理为两种聚合物在该pH值条件下从基材上脱离到溶液 中的先后顺序情况。具体而言，通过分析二维紫外光谱中存在的相关峰的种类，判定复合 膜中含有的聚合物在不同酸碱环境下脱离速度的快慢。本专利技术提出的利用二维紫外相关光谱检测逐层组装复合膜在不同pH条件下从基材上 脱离过程的方法，只要复合膜材料中包含有不同生色基团的聚合物即可使用，具有操作简 单、分辨率高、灵敏性好的优点，尤其适用于样品浓度较低的超薄膜体系，在聚合物复合 膜材料的机理研究和应用等领域有着广阔的前景，具有重要的推广价值。 附图说明图1为实施例1在pH值为11.04的水溶液中浸泡后得到的紫外图谱(240—700nm)。 图2为实施例1的二维红外谱图(240-500nm)。其中，(a)为二维同步相关谱图，(b)为二维异步相关谱图。图3为实施例2在pH值为2.99的水溶液中浸泡后得到的紫外图谱(240—700 nm) 图4为实施例2的二维红外谱图(240-500nm)。其中，(a)为二维同步相关谱图，(b)为二维异步相关谱图。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。 实施例1选择两种存在相互作用的聚合物PTAA (聚3-乙酸噻吩)和PVP (聚4-乙烯基吡啶)， 配成一定浓度的溶液。通过逐层组装法(layer-by-layer)，即将石英基材依次浸泡在两种聚合 物的溶液中，循环多次，制备两种聚合物组成的八个双层的超薄复合膜。将复合膜浸入pH 值为11.04的水溶液中，每隔一定时间取出用去离子水漂洗3次，每次1分钟，再用干燥 的氮气流吹干，夹于紫外固体样品架上，用透射紫外(UV-vis)方法测定样品的紫外谱图。 完成紫外测定后，将复合膜重新置于水溶液中一定时间，重复这一步骤。多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测逐层组装复合膜从基材上脱离情况的方法，其特征在于具体步骤如下：　　　　（１）将逐层组装复合膜在某一ｐＨ条件下的溶液中静置一定时间，取出后漂洗、吹干，测定样品在特定ｐＨ值和浸泡时间下的紫外谱图；　　　　（２）完成紫外测定后，将待测样品重新置于该溶液中一定时间，重复步骤（１）；多次重复后，得到一系列紫外谱图；　　　　（３）对步骤（２）中得到的一系列谱线ｙ（ν，ｔ）中的相关峰进行二维相关分析，得到样品复合膜的脱离机理；　　　　步骤（１）中所述的逐层组装复合膜的材料中含有不同生色基团的聚合物；　　　　步骤（１）中所述浸泡时间不超过复合膜在该ｐＨ值条件下完全消除所需的时间；　　　　步骤（２）中所述紫外谱图为同一样品在同一ｐＨ值溶液中多次浸泡后，每次测定的紫外谱图的总和；　　　　步骤（３）中所述复合膜脱离机理为两种聚合物在该ｐＨ值条件下从基材上脱离到溶液中的先后顺序情况。

【技术特征摘要】
1、一种检测逐层组装复合膜从基材上脱离情况的方法，其特征在于具体步骤如下(1)将逐层组装复合膜在某一pH条件下的溶液中静置一定时间，取出后漂洗、吹干，测定样品在特定pH值和浸泡时间下的紫外谱图；(2)完成紫外测定后，将待测样品重新置于该溶液中一定时间，重复步骤(1)；多次重复后，得到一系列紫外谱图；(3)对步骤(2)中得到的一系列谱线y(v，t)中的相关峰进行二维相关分析，得到样品复合膜的脱离机理；步骤(1)中所述的逐层组装复合膜的材料中含有不同生色基团的聚合物；步骤(1)中所述浸泡时间不超过复合膜在该pH值条件下完全消除所需的时间；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：江艳，武培怡，冯嘉春，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]