LB膜技术的应用综述
- 格式:docx
- 大小:20.32 KB
- 文档页数:3
收稿日期:2000 06 18;修订日期:2000 01 30基金项目:广东省自然科学基金、中科院北京化学所有机固体开放实验室基金资助课题。
作者简介:欧阳健明(1963-),男,湖南岳阳人,博士,主要从事纳米材料的研究。
LB 膜的电致发光及其器件欧阳健明(暨南大学化学系,广东广州 510632)摘要:L angmuir Blo dgett(L B)膜具有超薄、均匀、取向和厚度可控及在分子水平上可任意组装等特点,以LB膜为发光层所制备的电致发光(EL)器件,发光层的组成和厚度精确可控,制备条件温和,给发光层的制备开辟了一条新途径。
论述用作EL 器件的发光层、电子传输材料(ET L)和空穴传输层(HT L )的L B 膜材料。
并以8 羟基喹啉的两亲配合物LB 膜为重点,介绍了L B 膜的层数、沉积压等制膜参数对EL 器件性能的影响,讨论了LB 膜EL 器件的发光机理,最后,对LB 膜EL 器件存在的问题及今后的发展前景进行了评述。
关 键 词:L B 膜;电致发光;器件中图分类号:T N 873 3 文献标识码:A 文章编号:1000 7032(2000)04 0363 061 引 言电致发光(EL)是指电场作用于半导体诱导的发光行为。
有机薄膜的EL 具有可与集成电路相匹配,直流电压低,发光亮度高,以及与无机薄膜相比,较易实现多色显示等优点,因而在大面积、多色显示及全塑料二极管等方面表现出诱人的应用前景[1]。
据估计,仅小尺寸仪器显示和全色平板显示的衬底光源的商业价值每年至少20亿美元。
近年来,国内外许多学术界及工业界研究小组进入这个领域,努力开发和研究物理性质稳定、高效率的有机发光材料和载流子传输材料,探索新的制膜工艺,改进器件结构[2~5]。
在已报道的EL 材料中,最热门的当属8 羟基喹啉类螯合物和各种类型的聚合物。
聚合物的电致发光始于1990年,Burroughes 等[6]首次用聚苯撑乙烯(PPV)实现了电致发光。
膜技术在生物医学中的应用
程艳;陈文
【期刊名称】《膜科学与技术》
【年(卷),期】2002(022)006
【摘要】介绍了膜技术在生物医学上的一些应用,包括:生物大分子的膜分离、高分子膜人工脏器、膜生物反应器、生物微胶囊,以及膜探感器五个方面.并展望了膜技术在未来医学领域的发展趋势及应用前景.
【总页数】7页(P58-64)
【作者】程艳;陈文
【作者单位】北京大学化学与分子工程学院应用化学系,北京,100871;清华大学908信箱,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.8
【相关文献】
1.LB膜技术在生物医学和中医方剂学研究中的应用 [J], 赵平;冯前进
2.反渗透膜技术助力绿色奥运——FILMTECTM膜技术在废水处理中的应用 [J], 郭宁
3.膜技术——水处理的创新——膜技术在工业污水处理中的应用 [J], Thomas;Roehl
4.普鲁士蓝纳米颗粒在生物医学成像及生物医学治疗中的应用研究进展 [J], 代岳;
蔡璐璐;卢佳慧;沙萱;徐凯;李菁菁
5.膜技术及其在生物医学工程领域的应用(综述) [J], 吕晓龙;夏泽坤
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
聚苯胺基lb膜的制备及气敏特性的研究近年来,聚苯胺基LB膜在电子信息器件、细胞微胞的构建及空气分析等领域的应用逐渐增多,成为热门研究热点。
聚苯胺基膜(Polyaniline LB Film,简称PANI-LB)是一种有机半导体材料,具有优良的传导性和优异的稳定性、透明性,因此它在电子信息器件、环境监测等方面得到了越来越多的应用。
本文重点介绍了聚苯胺基LB膜的制备过程及其对气体及湿度的气敏性。
一、聚苯胺基LB膜的制备聚苯胺基LB膜通常是通过磁控溅射法(magnetron sputtering)以及气相沉积(Atmospheric Pressure Deposition,APD)的方法制备的。
磁控溅射法是一种常用的膜制备方法,它利用激光束来照射金属材料,使金属材料形成低温蒸气,并以加热板来使金属材料蒸发成薄膜,从而形成膜。
而在气相沉积法中,将聚苯胺溶解在乙醇溶液中,然后通过压力使其在抽速吹干系统中转化成空气中的蒸汽,再进入沉积箱中,最终形成所需的规则的聚苯胺基LB膜,膜厚经过调节。
二、聚苯胺基LB膜的气敏性聚苯胺基LB膜具有良好的气敏性,它能够有效识别各种气体的变化,进而实现对气体的智能检测。
在气体特性检测中,聚苯胺基LB膜与传统的气体传感器相比,具有优越的传感性能和高灵敏度等优点,对痕量气体有很好的敏感性,而且易于用于远程检测,更能够实时监测环境中气体含量的变化,保证安全。
另外,由于聚苯胺基LB膜具有良好的化学稳定性和高灵敏度,因此它也有良好的湿敏性,能够有效检测环境中的湿度含量,可以应用于湿度传感器的制备中。
三、结论聚苯胺基LB膜具有良好的传导性、稳定性、透明性以及气敏性和湿敏性,因此能够应用于电子信息器件、环境监测等方面,能够有效地检测环境中气体和湿度的变化,发挥重要作用。
未来,聚苯胺基LB膜在传感器、高温材料、光电子器件、细胞及空气分析等领域的应用将会更加广泛。
专 论高分子Langmuir Blodgett膜的研究进展何 方,李瑞霞*,吴大诚(四川大学纺织研究所,成都 610065)摘要:利用Langmuir Blodgett(LB)膜技术能够使薄膜中聚合物分子链获得高度有序的排列与组装,并使沉积后的膜具备可控的特殊结构以及不同寻常的物理化学性质。
高分子LB膜可用于制造非线性光学材料、光电子器件、传感器单元、电极修饰膜,也可作为研究催化反应、电子转移、仿生模拟的理想模型。
本文评述了芳杂环类合成高分子(聚酰亚胺、聚噻吩、聚乙烯基咔唑和聚苯胺)与几种天然高分子(木质素、纤维素、壳聚糖和蛋白质)的LB膜最近的研究进展,并详细讨论了高分子LB膜的制备、结构与表征,指出了这两类高分子LB膜的研究重点,并对该两类高分子LB膜潜在的应用进行了展望。
关键词:LB膜;合成高分子;天然高分子引言Langmuir Blodgett(LB)膜技术是Langmuir和Blodgett在约80年前的纯科学发明[1~3],它是将空气 水界面上的单分子膜转递到固体(如石英片)上的技术。
在1970年,发现这类多层膜有独特的结构与性能,由此开创了分子工程学的时代,对1990年前的发展已有权威的评述[4,5]。
在LB膜中,含高分子的LB膜尤其引人注目,许多品种的功能性高分子LB膜已取得了很大进步。
与小分子LB膜一样,高分子LB膜也超薄(数埃至几纳米)、其厚度及分子层数精确可控、且有高度各向异性[6]。
概括说来,在成膜高分子中,非两亲性芳香及杂环类,如聚酰亚胺、聚噻吩、聚乙烯咔唑、聚苯胺等[7~10]已成为研究的焦点。
与小分子LB膜相比,此类膜材料的稳定性、机械性能、熔点、耐热性能和绝缘性能更优越,使其能够应用于大规模集成电路、光敏材料、介电、光电导及传感单元等电子领域[11]。
一些天然高分子(如木质素、纤维素、甲壳素及蛋白质类)LB膜的研制成功,也有助于它们在医药、生物、化妆品等领域的实际应用。
LB膜与AFM技术研究磷脂酰乙醇胺单分子膜结构杨小乐;孙润广;张静【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2006(21)4【摘要】用LB膜技术对磷脂酰乙醇胺(PE)单分子膜的影响因素进行了研究.实验发现溶液浓度、亚相温度、pH值以及胆固醇含量等因素对磷脂酰乙醇胺单分子膜成膜条件有一定的影响.当溶液浓度为0.32 mg/mL,加入量在100~500 μL范围内,随着加入量的增多,磷脂分子越易形成致密的单分子层;温度升高对单分子膜有一定的破坏作用,在39.1 ℃时,亚相的pH值在中性或接近中性的弱酸条件下,PE分子排列更有序;胆固醇的加入降低了PE分子膜的流动性,对单分子膜有显著的稳固作用.用Y型LB提膜法将单分子膜转移到新解离的云母表面,用原子力显微镜技术对其进行了分子结构的观察研究,实验结果表明,膜压低于1 mN/m时,液面上磷脂分子的烃链自由弯曲运动,取向性呈无序随机排列.但在大于1 mN/m时,PE分子较易形成有序分子膜,膜压为33 mN/m,形成高质量的LB膜.【总页数】9页(P348-356)【作者】杨小乐;孙润广;张静【作者单位】陕西师范大学,物理学与信息技术学院,生物物理与生物医学工程研究室,陕西,西安,710062;陕西师范大学,物理学与信息技术学院,生物物理与生物医学工程研究室,陕西,西安,710062;陕西师范大学,物理学与信息技术学院,生物物理与生物医学工程研究室,陕西,西安,710062【正文语种】中文【中图分类】O753.2【相关文献】1.液晶态磷脂酰乙醇胺脂质体和LB膜结构的研究 [J], 孙润广;张静2.有机THDIOO分子LB膜结构的AFM研究 [J], 田芳;王琛3.磷脂酰乙醇胺单分子膜的相变因素分析及原子力显微镜观测 [J], 刘颖;孙润广4.铕对磷脂酰胆碱LB单分子膜结构影响的原子力显微镜观察 [J], 李新民;袁春波;李斌;丁德胜;张洪杰;陆祖宏;刘举正;倪嘉缵5.花生酸-钌有机螯合物Ru(phen)2 3+的单分子膜和LB膜中分子聚集行为的研究[J], 方堃;邹纲;吕卫星;何平笙因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
引言单层厚度在零点几纳米至几纳米的LB膜(Langmuir-Blodgett Film)具有高度各向异性的层状结构且在理论上几乎没有缺陷;运用LB技术还可实现单一物质和多种物质在LB膜上的可控性分子组装,形成具有特殊性能的分子有序体[1,2]。
这些特点是其他技术所无法比拟的,通过分子组装可对生物膜进行模拟,研究成膜分子间的相互作用,进而了解生物膜的结构与功能;将LB膜作为实验载体,可对其他生物大分子的性能进行研究;利用LB技术还可对药物制剂进行包裹,从而在方剂化学和生物医学工程中大有作为[3];通过功能分子的组装亦可开发出多种生物功能器件,以满足工程上的需求;另外,LB膜还可广泛地应用于环境工程、电子器件研发等研究领域。
如此广泛的应用范围与发展前景使得LB技术深受科技界的关注[4]。
随着膜技术的蓬勃发展,人们力图通过控制膜的表面形态结构,改进制膜的方法,进而提高膜的性能。
近年发展起来的原子力显微镜(atomic forcemicroscope,AFM)可观察分子膜中分子的排列结构、取向及分子链的空间构象,研究分子膜的聚合、晶畴形成、相变、衰变等动态过程,还能在测量分子膜表面在原子水平上的各种物理性质[5]。
不仅如此,还可用AFM探针对分子组装体进行纳米级的刻蚀、表面微区改性。
AFM的深入研究使人们对LB膜的表面微观结构和物理性质有了更全面的理解,极大地推进了LB膜技术在科技研究中的应用,取得了良好的社会效益。
1AFM的工作模式及特点AFM是用一端固定而另一端装有纳米级针尖的弹性微悬臂来检测样品表面形貌的。
当样品在针尖下面扫描时,同距离密切相关的针尖-样品相互作用就会引起微悬臂的形变。
也就是说,微悬臂的形变是对样品-针尖相互作用及样品表面形貌的直接反映[6]。
探针和样品间的力-距离关系是本仪器测量的关键点。
根据初始工作距离的不同可将AFM的工作模式分为三大类型:接触模式(Contact Mode,CM-AFM)、非接触模式(Non-contact Mode,NCM-AFM)和轻敲模式(Tapping Mode,TM-AFM) [7],如图1所示。
2010年第12期吉林省教育学院学报No 12,2010第26卷JOURNAL O F EDUCATI ONAL I NSTI TUTE OF JI LI N PROV I NCE Vo l 26(总240期)Tota lN o 240收稿日期:2010 04 15作者简介:张 引(1957),女,吉林长春人,吉林省教育学院教务处督导员,教授。
研究方向:有机化学。
LB 组装技术及LB 膜材料的研究进展张 引(吉林省教育学院,吉林长春130022)摘要:介绍了LB 组装技术的特点,并对开拓多功能LB 膜材料酞、卟啉的应用前景提出了我们的一些想法。
关键词:LB 膜技术;酞菁;卟啉中图分类号:G 642.0 文献标识码:A 文章编号:1671 1580(2010)12 0151 02一、引言含有亲水基的两性分子能在水面形成一个分子层厚度的膜及单分子膜。
由Lang m u ir 和B l o dgett 两人提出并建立的将单分子膜以一定的方式累积在基板上的技术就是LB 组装技术,累积在基板上的膜称为LB 膜。
由于LB 膜有按人的意识进行分层组装的特点是建立在分子水平上的超薄膜,在信息转换器件研究方面适应力大容量微型化的要求,近几年来受到普遍重视。
许多国家成立了专门的研究中心,国内外LB 膜学术研讨会已举办多次。
LB 组装技术在薄膜材料科学、光、电、磁信息转换及处理器件的研究方面有广泛的应用潜能。
加深对LB 膜技术及LB 膜材料的认识,对推动信息薄膜科学与技术的发展具有重要的意义。
二、LB 组装技术特点及几种特殊成膜方法将气液界面上的有机单分子膜施加外力,使其紧密堆积,以一定的方式转移到基板上的组装技术有如下特点:1.成膜过程在常温常压下进行,不受时间限制,不会改变材料本身性质。
2.可以制备单分子层膜,也可以一层一层累积起来,组装方式任意选择。
3.制备薄膜厚度,可从单分子层厚(约1.5nm )到任意厚度自行控制。
基于SPM 的花生酸LB 膜的拉膜工艺及结构表征的研究沈 淼1 严学俭13 曾志刚1 张 莉1 邱伟民1 马世红2 王 闯2 朱国栋1 华中一1(11复旦大学材料科学系 上海 200433;21复旦大学光科学与工程系 上海 200433)Scanning Probe Microscopy Study of Arachide Acid Langmuir 2B lodgett FilmsShen Miao 1,Y an Xuejian 13,Z eng Zhigang 1,Zhang Li 1,Qiu Weiming 1,Ma Shihong 2,Wang Chuang 2,Zhu G uodong 1and Hua Zhongyi 11.Department o f Materials Science ,Fudan Univer sity ,Shanghai 200433,China ;2.Department o f Optical Science and Engineering ,Fudan Univer sity ,Shanghai 200433,China Abstract A novel tchnique has been developed to grow high quality arachide acid Langmuir 2Blodgett (LB )films on highly orientatedpyrolytic graphite (H OPG )and S i (111)substrates.First ,the substrate surface was carefully m odified with amphiphilic (hydrophilic or hy 2drophobic )treatment.Next ,LB arachide acid films were grown in different deposition m odes.Finally ,the microstructures of the LB films were characterized with scanning probe microscopy (SP M )on varied scales.The results show that the surface m odification and the LB film deposition m odes significantly affect the m orphology of self 2assembled m olecular film ,its uniformity and surface flatness and density of defect. K eyw ords Langmuir 2Blodgett film ,Preparation process ,SPM ,Structure characterization 摘要 通过扫描探针显微镜(SP M )直接观察沉积在基片表面的花生酸LB (Langmuir 2Blodgett )薄膜不同范围尺度下的微观结构。
膜技术的发展与应用研究进展学号:姓名:学院:专业:指导教师:摘要:膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机或高分子材料,按功能可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜;根据材料的不同,可分为无机膜和有机膜。
膜科学技术是一门新兴的高分离、浓缩、提纯、净化技术。
膜技术被广泛地应用于水处理、环境保护、清洁生产、能源等领域。
膜分离过程具有分离迅速、节约能耗、减少污染、设备简单,连续操作等特点。
在能源紧张、资源短缺、生态环境日渐恶化的今天,膜技术本身的技术优势和特点决定了它将在现代-经济中扮演十分重要的角色。
关键词:膜技术,过滤,渗透,分离,应用,展望一、膜技术的发展人类对于膜现象的研究源于1748年,然而认识到膜的功能并用于为人类服务,却经历了200多年的漫长过程。
人们对膜进行科学研究则是近几十年来的事。
1950年W.Juda试制出选择透过性能的离子交换膜,奠定了电渗析的实用化基础。
1960年Loeb和Souriringan首次研制成世界上具有历史意义的非对称反渗透膜,这在膜分离技术发展中是一个重要的突破,使膜分离技术进入了大规模工业化应用的时代。
其发展的历史大致为:30年代微孔过滤,40年代透析;50年代电渗析;60年代反渗透;70年代超滤和液膜;80年代气体分离;90年代渗透汽化。
此外以膜为基础的其它新型分离过程,以及膜分离与其它分离过程结合的集成过程(Integrated Membrane Process)也日益得到重视和发展。
二、膜分离技术的分类2.1反渗透反渗透技术在50年代才开始研究,到60年代末制成具有工业价值的反渗透膜,1971年开始有工业性反渗透装置在电厂投入运行,现在反渗透法进行水处理工艺遍及美国、日本、法国、意大利等国家,我国于70年代末开始引进反渗透装置于发电厂的水处理。
90年代反渗透膜的开发研制成为热点。
现在反渗透技术已有大范围的应用。
2.1.1 反渗透的基本原理对透过的物质具有选择性的薄膜称为半透膜,一般将只能透过溶剂而不能透过溶质的薄膜称之为理想的半透膜。
膜分离技术应用综述一、膜分离技术膜分离是在20世纪初出现,上世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。
膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能,又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征,因此,目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域,产生了巨大的经济效益和社会效益,已成为当今分离科学中最重要的手段之一。
膜可以是固相、液相、甚至是气相的。
用各种天然或人工材料制造出来的膜品种繁多,在物理、化学、生物性质上呈现出各种各样的特性。
大多数人会认为,膜离我们的生活非常遥远。
其实不然,膜分离技术非常贴近我们的日常生活。
如水、果汁、牛奶、保健品、中药、茶食品、饮料、调味品等我们随时可能接触到的,都会用到膜分离技术。
随着国民经济的迅速发展,膜分离技术的应用领域不但会越来越广泛,而且其会被越来越多的人认识和接受。
据初步统计,2001年全世界膜和膜组件的销售额已接近80亿美圆,成套设备和膜工程的市场则已达到数百亿美圆,而且每年还在以10%~20%的幅度递增,显示出这一新兴产业的广阔前景。
二、膜分离技术发展史、现状及展望(一)发展史膜在大自然中,特别是在生物体内是广泛存在的,但我们人类对它的认识、利用、模拟直至现在人工合成的历史过程却是漫长而曲折的。
我国膜科学技术的发展是从1958年研究离子交换膜开始的。
60年代进入开创阶段。
1965年着手反渗透的探索,1967年开始的全国海水淡化会战,大大促进了我国膜科技的发展。
70年代进入开发阶段。
这时期,微滤、电渗析、反渗透和超滤等各种膜和组器件都相继研究开发出来,80年代跨入了推广应用阶段。
80年代又是气体分离和其他新膜开发阶段。
(二)现状随着我国膜科学技术的发展,相应的学术、技术团体也相继成立。
她们的成立为规范膜行业的标准、促进膜行业的发展起着举足轻重的作用。
半个世纪以来,膜分离完成了从实验室到大规模工业应用的转变,成为一项高效节能的新型分离技术。
L—B膜应用新进展
李素清;许绍权
【期刊名称】《国外科技》
【年(卷),期】1992(000)006
【总页数】3页(P16-18)
【作者】李素清;许绍权
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN389
【相关文献】
1.2014年我国陶瓷膜应用新进展 [J], 漆虹;曹义鸣
2.海水淡化反渗透膜最新进展及其应用 [J], 田华;尹华;朱列平;
3.光学相干断层扫描技术在脉络膜视网膜病变中的应用新进展 [J], 曾永;刘洋(综述);樊映川(审校)
4.聚羟基脂肪酸脂膜的介绍及在心血管方面的应用新进展 [J], 许士俊
5.微孔铝阳极氧化膜应用新进展及分离膜的技术 [J], 沈行素;单义斌;陆天虹
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
自组装二维纳米材料的制备及其性质研究引言二维纳米材料是指具有纳米级厚度表面的材料,其具有在三维空间内所不存在的独特性质,由于其巨大的表面积和量子尺寸限制效应,让二维纳米材料在催化、传感、光电学、电化学和生物医学等领域有着广泛的应用。
而自组装是一种自然界和人造界中普遍存在的现象,因此利用自组装过程制备出的二维纳米材料成为了一种研究热点。
本文将介绍自组装二维纳米材料的制备及其性质研究。
一、自组装制备二维纳米材料的方法自组装是指小分子之间,大分子之间,或者二者之间的相互作用导致的无序到有序的转变,可分为物理性和化学性自组装。
利用物理性自组装方法得到的二维纳米材料包括Langmuir-Blodgett (LB)膜和自组装单体薄膜。
化学性自组装方法包括自组装单体薄膜和层状结构的二维纳米材料。
1.化学性自组装法自组装单体薄膜是指通过吸附在固体基底表面的自组装单体聚合形成的膜。
自组装单体薄膜的制备首先通过化学反应合成自组装单体,然后将其溶解在有机溶剂中,通过特定的自组装条件实现单层、多层或厚膜薄膜的制备。
通过自组装单体薄膜制备的二维纳米材料种类繁多,包括碳基、SiO2、Au、Ag、Al2O3等材料。
层状结构的二维纳米材料是指通过将正离子与负离子相互吸附形成层数从少到多一层层生长的二维纳米材料。
利用这种方法制备的二维纳米材料主要有层状磷酸盐等。
2.物理性自组装法LB技术通过将溶液中的表面活性分子吸附在水面上,在水-气界面上形成一个单分子层,然后将固体基底沉积在表层上,产生一个单分子厚度的LB膜。
目前最早发现LB膜为langmuir所发明,因此又称为Langmuir-Blodgett技术。
利用LB技术得到的二维纳米材料主要包括脂质、胆固醇、歧化卵磷脂、蛋白等物质。
自组装单体薄膜和LB膜都是较为简单易于控制的二维自组装系统,其固定的结构和有序性在今后的性质研究中具有重要意义。
二、自组装二维纳米材料的性质研究自组装二维纳米材料可被视为一种新型表面材料,其结构与组成的不同可带来一系列独特的物理、化学性质。
我国膜分离技术综述一、本文概述膜分离技术,作为一种高效、节能、环保的分离技术,近年来在我国得到了广泛的关注和应用。
本文旨在全面综述我国膜分离技术的发展历程、现状以及未来的发展趋势,以期为相关领域的研究者和从业者提供有价值的参考。
文章首先回顾了我国膜分离技术的起源与发展历程,阐述了其在不同历史阶段的主要特点和技术进步。
接着,文章重点分析了当前我国膜分离技术的应用现状,包括在水处理、食品加工、生物医药、化工等领域的应用情况,以及在这些领域中取得的成效和存在的问题。
文章还对我国膜分离技术的发展趋势进行了展望,包括新材料的研究与应用、新技术的研发与推广、以及膜分离技术在更多领域的应用探索等方面。
文章指出,随着我国经济社会的持续发展和环保意识的不断提高,膜分离技术将在我国未来的能源、环境、生物等领域发挥更加重要的作用。
文章总结了我国膜分离技术的优势和不足,并提出了针对性的建议和对策,以期推动我国膜分离技术的持续创新和发展。
二、膜分离技术的分类和应用膜分离技术以其独特的分离原理和操作方式,被广泛应用于多个领域。
按照分离机制和孔径大小,膜分离技术主要可以分为以下几类:微滤是一种利用微孔滤膜截留液体中粒径大于1~10μm的微粒的膜分离过程。
它主要用于去除悬浮物、细菌、部分病毒及大分子有机物等。
超滤使用孔径小于1μm的滤膜,能截留分子量大于500~1000的溶质。
超滤常用于溶液的澄清、大分子物质的浓缩和分离、蛋白质溶液的脱盐与浓缩等。
纳滤膜的孔径介于超滤与反渗透之间,一般为几纳米至几百纳米,可用于分离分子量介于200~1000的溶质。
纳滤技术常用于软化水、脱除色度、去除有机物等。
反渗透利用半透膜两侧的压力差为推动力,使水分子通过半透膜而截留溶解在水中的无机盐、有机物及微生物等。
反渗透技术是海水淡化的主流技术。
电渗析是利用直流电场作为推动力进行渗析的一种膜分离方法。
LB膜技术的应用综述 [摘 要] LB膜技术是一种制备分子高度有序排列的超薄膜的先进技术。本文对LB膜技术的应用进行了综述,主要讨论了目前LB膜技术在生物膜仿生模拟、超薄膜制备、光学及传感器等方面的应用研究进展。 [关键词] LB膜技术;生物膜模拟;超薄膜;光学;传感器 Langmuir Blogeet 膜,简称为LB膜,它是将具有亲水头和疏水尾的两亲分子分散在水面(亚相)上,沿水平方向对水面施加压力,使分子在水面上紧密排列,形成一层排列有序的不溶性单分子膜。LB膜技术就是将上述的气/ 液界面上的单分子膜转移到固体表面并实现连续转移组装的技术[1]。LB膜具有膜厚可准确控制,制膜过程不需很高的条件,简单易操作,膜中分子排列高度有序等特点,因此可实现在分子水平上的组装,在材料学、光学、电化学和生物仿生学等领域都有广泛的应用前景,近年来已成为人们关注的热点之一[2,3]。本文主要介绍了LB膜在生物膜仿生模拟、超薄膜制备等方面的应用。 1 LB膜在生物膜仿生模拟上的应用 LB膜由于其特殊的物理结构和化学性质,在生物膜仿生模拟领域有很大的应用价值,人们运用LB技术在生物膜的化学模拟以及生物矿化方面都作了很深入的研究。 1. 1 生物膜的化学模拟 生物膜是构成生命体系中最基本的有组织单元,它将细胞和细胞器同周围的介质分隔开来,形成许多微小的具有特定功能的隔室,起着维持膜两侧浓度的浓度差和电位差的作用。人们通常采用化学模拟的方法去寻找和建立各种比较简单的模拟体系[4,5]。LB膜的物理结构和化学性质与生物膜很相似,具有极好的生物相溶性,能把功能分子固定在既定的位置上,因而单分子膜和LB膜常被用作生物细胞的简化模型。Pastorino等[6]运用“保护板”法沉积了具有PGA(青霉素G酰基转移酶)活性层的生物催化剂,LB技术的易选择性和吸附层为PGA保持功能创造了适宜的环境。通过测试酶活性值及PGA在溶液中分离的程度,表明能够满足生物催化应用的需要。陈佺等[7]利用LB膜技术组装磷脂和蛋白质等各种有机分子,仿制生物膜结构,研究生物膜的理化特征及其在生物能量转换和物质传输过程中所起的各种作用,进一步揭示了人的生命本质。 1. 2 生物矿化和膜控晶体生长 生物矿化过程是指在生物体中细胞的参与下,无机元素从环境中选择性的沉析在特定的有机基质上而形成矿物。LB膜可以提供仿生体系,从而诱导矿化的形成。安徽大学沈玉华课题组运用LB膜技术,制备胆红素和胆固醇混合单分子膜,体外模拟混合型结石的形成过程,通过改变成膜时两种物质的比例,研究它们的相溶性情况,在不同的膜压下,发现两者的相溶性发生了一定程度的改变[8];并考察了亚相中加入Ca2+和糖蛋白对混合单分子膜的影响[9],这些研究对进一步揭示胆结石的形成机理有重要的意义。河南大学薛中会等[10]以生物矿化模型系统为基础, 利用LB技术, 采用本体交换的方法, 制备了牛血清白蛋白(BSA)Langmuir 膜, 以更加接近生物矿化的方法研究了BSALangmuir 膜对碳酸钙晶体生长的取向、形貌和晶型的控制作用。XRD分析表明晶体为碳酸钙的方解石晶型, 且晶体仅沿(104)晶面有取向生长。SEM分析表明结晶初期碳酸钙以球状的晶体存在, 随着时间的延长, BSA对晶体形貌的控制作用逐渐减弱, 直到完全不起作用, 在结晶后期形成菱方形晶体, 但晶体生长取向和晶型始终没有发生变化。说明BSALangmuir 膜对碳酸钙的生长取向、晶型和形貌有较好的控制作用。 2 LB膜在超薄膜制备上的应用 LB膜技术是一种在纳米尺度上对分子进行有序组装的行之有效的方法。利用LB技术制备有序纳米材料超薄膜具有许多优点:可以制备单层纳米膜, 也可以逐层累积,形成多层膜或超晶格结构,组装方式可任意选择;可以选择不同的纳米材料,累积不同的纳米材料形成交替或混合膜,使之具有多种功能;成膜可在常温常压下进行,不受时间限制,基本不破坏成膜纳米材料的结构;可控制膜厚和膜层均匀度;可有效地利用纳米材料自组装能力,形成新物质;LB膜结构容易测定,易于获得。因此,LB技术成为制备纳米材料的主要方法之一。锑掺杂SnO2
薄
膜(ATO)是一种极具应用价值和潜力的薄膜材料[11],由于同时具有良好的光透过性和导电特性,故它在建筑玻璃、液晶显示器、透明电极以及太阳能利用等领域得到了广泛的应用。冀 鸽等[12]选用SnCl4 ·5H2O和SbCl3
为基本原料采用共沉淀法制得了掺锑氧化锡(ATO)沉淀,经
胶溶制得ATO纳米水溶胶, 将其溶于纯水并作为亚相,采用LB膜技术制备了10mm×30mmATO复合膜,烧结处理后制得ATO超薄膜,并采用紫外光谱、X2射线衍射、原子力显微镜等手段对热处理前后的薄膜进行了形貌、组成、结构表征。结果表明,制得的是均匀性和覆盖度较高的ATO超薄膜。这种ATO超薄膜同时具有单分子膜及ATO粉体的优点,对于纳米尺度电子器件的制备,具有极大的应用价值。 3 LB膜在光学上的应用 LB膜是目前人们所能制备的缺陷最少的超分子薄膜, 它在作为光电探测器、光电池、光电开关、光电信息存储、光合作用的处理与模拟、非线性光学材料的构成等方面有很大的应用前景。曾昊等[13]利用椭圆偏振光谱法(SE) 对Y型花菁染料LB膜在紫外- 可见光范围内(λ= 27515~82616nm) 的光学特性进行了表征,同时得到了该薄膜的光学常量(复介电常数、消光系数、吸收系数、反射系数、折射率等) ;讨论了LB薄膜对不同频率光的较高吸收特性及其成膜结构之间的关系,对其物理机理给予了解释;采用洛伦兹振子模型对所得的光学参量进行了理论拟合,结果发现其理论拟合与实验数据符合得非常好。 4 LB膜技术在传感器上的应用 LB膜由于其分子排列的高度有序性,在传感器领域也有着重要的应用。酞菁是一类对气体具有敏感特性的有机半导体材料,具有良好的热稳定性和化学稳定性,酞菁LB膜在高灵敏度气体探测方面有着极大的应用前景。LB膜还可以应用于味觉传感器的制备上。贺慧琦等[14]利用LB膜技术,把多种不同特性的类脂薄膜沉积到光寻址电位传感器(LAPS)系统上,制备
了能以近似人体味觉方式检测味道的味觉传感器,并测试了传感器对甜、酸、苦、咸、鲜5种基本味觉物质溶液的响应,进行了响应图像的处理和模式识别,实验表明该传感器对不同味觉物质可以进行区分和检测。 5 LB膜技术的其他应用 利用LB技术制备的有序超薄膜在其他领域也有着重要的应用。近年来,随着科技的不断发展,LB膜被广泛应用于尖端材料的制备中,如制备半导体材料、制备铁电材料、用DNALB膜制备新型材料等。此外,LB膜在电学、医学等领域也表现出越来越重要的应用价值。 6 展望 LB膜以其超薄、有序、厚度可控、结构可任意设计以及在分子水平上可以任意组装的特点,在分子电子学、集成电路、信息科学、仿生合成、化学以及生物传感器等领域都具有非常重要的应用价值。但是,与任何方法一样,LB膜也存在基片尺寸、形状的局限性,且现实生活中用LB膜制备的商用器件还比较少,因此, LB膜技术还需要不断的发展。可以预见,今后LB膜技术将对科学发展和技术进步有着更加巨大的影响。 [参考文献] [1] 欧阳健明. LB膜原理与应用[M]. 广州:暨南大学出版社,1999:1. [2] 毕亚东,韩恩山,张西慧. LB膜技术的应用研究进展[J]. 化工进展, 2002,21(12) : 8942902. [3] 柯善明,刘来君,唐波,等. LB薄膜技术在尖端材料制备中的应用[J]. 材料导报,2005,19(1) :6220. [4] 范迎菊,盛永丽,马玉翔. Langmuir2Blodgett 膜技术在生物膜模拟方面的应用[J]. 山东科学,2004,17(4) :14217. [5] 朱杰,孙润广. LB膜技术在生命科学中的应用研究[J ]. 生命科学仪器,2005,3(1) :528. [6] PastorinoL. ,Berzina T. S. , TroitskyV. I. , et al. BiocatalyticLangmuir2Blodgett assemblies based on penicillin Gacylase[J ]. Colloids and SurfacesB: Biointerfaces, 2002, 23 (4) :3572363. [7] 陈佺,张旭家. 中国生物膜研究新进展[J ]. 科学通报,2003,48(9) :9882990. [8] Xie A. , Shen Y. , Xia B. , et al. Thermodynamic studies ofbilirubin/cholesterol mixtures at the air/ water interface [J ].Thin Solid Films,2005, 472(122) : 2272231. [9] Xie A. , Shen Y. , ChenC. , et al. Glycoproteinadsorptionin2to bilirubin/cholesterol mixed monolayers at the air2water in2terface [J]. ColloidJournal , 2006, 68(3) : 3902393. [10] 薛中会,张动天,关荣峰. 二棕榈磷脂酰胆碱单分子膜诱导碳酸钙结晶[J]. 焦作师范高等专科学校学报,2008,24(2) :66269. [11] 苗莉,徐瑞松,马跃良. SnO2:F导电薄膜的制备方法和性能表征[J]. 材料导报,2008,22(1) :1212123. [12] 冀鸽,强亮生,万山红,等. LB技术制备ATO超薄膜[J ]. 稀有金属材料与工程,2007,36(增刊1) :9002903. [13] 曾昊,高峰,马世红. 新型花菁染料Langmuir2Blodgett 膜的椭偏光谱研究[J]. 物理学报,2008,57(5) :311323118. [14] 贺慧琦,李蓉,叶学松,等. 基于LB膜的集成味觉LAPS图像传感器[J]. 仪表技术与传感器,2001(9) :122.