Ìpìlẹ̀ Ìwádìí
Gẹ́gẹ́ bí ohun àdánidá, tó pọ̀ àti tó ṣeé yípadà, cellulose máa ń dojúkọ àwọn ìpèníjà ńlá nínú àwọn ohun èlò tó wúlò nítorí pé kò lè yọ́ àti pé ó ní ààlà láti yọ́. Ìdè kírísítà gíga àti ìdè hydrogen tó ga nínú ìṣètò cellulose mú kí ó bàjẹ́ ṣùgbọ́n kò lè yọ́ nígbà tí a bá ń kó o, àti pé kò lè yọ́ nínú omi àti ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò onípele. Àwọn ohun tí a fi ṣe é ni a ń ṣe nípasẹ̀ ìfọ́sífó àti ìfọ́sífó ti àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl lórí àwọn ẹ̀yà anhydroglucose nínú ẹ̀wọ̀n polymer, wọn yóò sì fi àwọn ohun ìní tó yàtọ̀ síra hàn ní ìfiwéra pẹ̀lú cellulose àdánidá. Ìfàsẹ́yìn ìfọ́sífó ti cellulose lè mú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn cellulose ethers tó lè yọ́ nínú omi jáde, bíi methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC) àti hydroxypropyl cellulose (HPC), tí a ń lò ní oúnjẹ, ohun ìpara, nínú àwọn oògùn àti ìṣègùn. CE tó lè yọ́ nínú omi lè ṣẹ̀dá àwọn polymers tí a fi hydrogen bò pẹ̀lú polycarboxylic acids àti polyphenols.
Àkójọpọ̀ Layer-by-layer (LBL) jẹ́ ọ̀nà tó gbéṣẹ́ fún ṣíṣètò àwọn fíìmù onípele polymer. Àwọn wọ̀nyí ṣe àpèjúwe àkójọpọ̀ LBL ti àwọn CE mẹ́ta tó yàtọ̀ síra ti HEC, MC àti HPC pẹ̀lú PAA, wọ́n fi ìwà ìṣọ̀kan wọn wéra, wọ́n sì ṣàyẹ̀wò ipa àwọn ohun tó wà nínú wọn lórí àkójọpọ̀ LBL. Ṣe ìwádìí lórí ipa pH lórí sísanra fíìmù, àti ìyàtọ̀ tó wà láàárín pH lórí ìṣẹ̀dá fíìmù àti ìtúká, kí o sì mú àwọn ohun tó ń mú omi wá ti CE/PAA dàgbà.
Àwọn Ohun Èlò Ìdánwò:
Àsídì Polyacrylic (PAA, Mw = 450,000). Ìwọ̀n ìfọ́sí omi 2wt.% ti hydroxyethylcellulose (HEC) jẹ́ 300 mPa·s, àti ìwọ̀n ìfọ́sí omi jẹ́ 2.5. Methylcellulose (MC, omi 2wt.% ti omi pẹlu ìfọ́sí omi ti 400 mPa·s ati iwọn ìfọ́sí omi ti 1.8). Hydroxypropyl cellulose (HPC, omi 2wt.% ti omi pẹlu ìfọ́sí omi ti 400 mPa·s ati iwọn ìfọ́sí omi ti 2.5).
Ìmúrasílẹ̀ fíìmù:
A ṣe é nípasẹ̀ ìṣọ̀kan ìpele kirisita omi lórí silikoni ní 25°C. Ọ̀nà ìtọ́jú ti matrix slide ni báyìí: Fi omi acid (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) sínú omi acid (H2SO4/H2O2, 7/3Vol/VOL) fún ìṣẹ́jú 30, lẹ́yìn náà fi omi deionized wẹ̀ ní ọ̀pọ̀ ìgbà títí pH yóò fi di aláìlágbára, kí ó sì gbẹ nígbẹ̀yìn gbẹ́yín pẹ̀lú nitrogen mímọ́. A ṣe ìṣọ̀kan LBL nípa lílo ẹ̀rọ aládàáṣe. A fi omi CE (0.2 mg/mL) àti omi PAA (0.2 mg/mL) sínú omi mìíràn, a fi omi kọ̀ọ̀kan sínú omi kọ̀ọ̀kan fún ìṣẹ́jú 4. A fi omi ìfọ́ omi mẹ́ta fún ìṣẹ́jú 1 kọ̀ọ̀kan sínú omi deionized láàrín omi ìfọ́ omi kọ̀ọ̀kan láti yọ polima tí ó rọ̀ mọ́ra kúrò. A ṣe àtúnṣe iye pH ti omi ìfọ́ omi àti omi ìfọ́ omi sí pH 2.0. A ṣe àmì sí àwọn fíìmù tí a ti pèsè gẹ́gẹ́ bí (CE/PAA)n, níbi tí n dúró fún ìyípo ìṣọ̀kan. (HEC/PAA)40, (MC/PAA)30 àti (HPC/PAA)30 ni a pèsè ní pàtàkì.
Àfihàn Fíìmù:
A gba àwọn àwòrán ìṣàfihàn tí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ déédé sílẹ̀ pẹ̀lú NanoCalc-XR Ocean Optics, a sì wọn ìwọ̀n àwọn fíìmù tí a gbé sórí silicon. Pẹ̀lú ohun èlò silicon tí ó ṣófo gẹ́gẹ́ bí àtẹ̀lé, a kó fíìmù FT-IR ti fíìmù tín-ín-rín tí ó wà lórí ohun èlò silicon lórí ohun èlò infrared Nicolet 8700.
Awọn ibaraenisepo isopọ hydrogen laarin PAA ati CEs:
Àkójọpọ̀ HEC, MC àti HPC pẹ̀lú PAA sínú àwọn fíìmù LBL. A fi àwòrán infrared ti HEC/PAA, MC/PAA àti HPC/PAA hàn nínú àwòrán náà. A lè rí àwọn àmì IR tó lágbára ti PAA àti CES kedere nínú àwòrán IR ti HEC/PAA, MC/PAA àti HPC/PAA. FT-IR spectroscopy lè ṣàyẹ̀wò ìdàpọ̀ ìsopọ̀ hydrogen láàárín PAA àti CES nípa ṣíṣàkíyèsí ìyípadà àwọn ìpele absorption characteristic. Ìsopọ̀ hydrogen láàárín CES àti PAA sábà máa ń wáyé láàrín oxygen hydroxyl ti CES àti ẹgbẹ́ COOH ti PAA. Lẹ́yìn tí a bá ti ṣẹ̀dá ìsopọ̀ hydrogen, pupa tó ga jùlọ yípadà sí ìtọ́sọ́nà ìpele ìpele kékeré.
A rí òkè 1710 cm-1 fún lulú PAA mímọ́. Nígbà tí a kó polyacrylamide jọ sínú àwọn fíìmù pẹ̀lú onírúurú CEs, àwọn òkè fíìmù HEC/PAA, MC/PAA àti MPC/PAA wà ní 1718 cm-1, 1720 cm-1 àti 1724 cm-1, ní ìtẹ̀léra. Ní ìfiwéra pẹ̀lú lulú PAA mímọ́, gígùn òkè fíìmù HPC/PAA, MC/PAA àti HEC/PAA yí padà sí 14, 10 àti 8 cm−1, ní ìtẹ̀léra. Ìdè hydrogen láàárín oxygen ether àti COOH ń dá ìdè hydrogen láàrín àwọn ẹgbẹ́ COOH dúró. Bí ìdè hydrogen bá ṣe pọ̀ tó láàárín PAA àti CE, bẹ́ẹ̀ náà ni ìyípadà òkè CE/PAA ṣe pọ̀ sí i ní ìpele IR. HPC ní ìpele gíga jùlọ ti ìdàpọ̀ hydrogen, PAA àti MC wà ní àárín, HEC sì ni èyí tó kéré jùlọ.
Ìhùwàsí ìdàgbàsókè àwọn fíìmù alápapọ̀ ti PAA àti CEs:
A lo QCM ati interferometry spectral lati ṣe iwadii ihuwasi dida fiimu ti PAA ati CEs lakoko apejọ LBL. QCM munadoko fun ṣiṣe abojuto idagbasoke fiimu ni ipo lakoko awọn iyipo apejọ akọkọ. Awọn interferometer Spectral dara fun awọn fiimu ti a dagba lori awọn iyipo 10.
Fíìmù HEC/PAA fi ìdàgbàsókè onílà hàn jákèjádò ìlànà ìṣàkójọpọ̀ LBL, nígbà tí àwọn fíìmù MC/PAA àti HPC/PAA fi ìdàgbàsókè onílà hàn ní ìbẹ̀rẹ̀ ìṣàkójọpọ̀ lẹ́yìn náà wọ́n sì yípadà sí ìdàgbàsókè onílà. Ní agbègbè ìdàgbàsókè onílà, bí ìpele ìṣàkójọpọ̀ bá ṣe ga tó, bẹ́ẹ̀ ni ìdàgbàsókè onílà ṣe pọ̀ tó fún ìṣàkójọpọ̀ kọ̀ọ̀kan.
Ipa pH ojutu lori idagbasoke fiimu:
Iye pH ti ojutu naa ni ipa lori idagbasoke fiimu idapọpọ polima ti a so hydrogen pọ. Gẹgẹbi polyelectrolyte ti ko lagbara, PAA yoo di ionized ati agbara odi bi pH ojutu naa ṣe n pọ si, nitorinaa o ṣe idiwọ isopọmọ hydrogen. Nigbati iwọn ionization ti PAA ba de ipele kan, PAA ko le ṣajọpọ sinu fiimu pẹlu awọn olugba hydrogen bond ni LBL.
Ìwọ̀n fíìmù náà dínkù pẹ̀lú ìbísí pH omi, àti ìfúnpọ̀ fíìmù náà dínkù lójijì ní pH2.5 HPC/PAA àti pH3.0-3.5 HPC/PAA. Àkókò pàtàkì ti HPC/PAA jẹ́ nípa pH 3.5, nígbà tí ti HEC/PAA jẹ́ nípa 3.0. Èyí túmọ̀ sí wípé nígbà tí pH omi omi náà bá ga ju 3.5 lọ, a kò le ṣe fíìmù HPC/PAA, àti nígbà tí pH omi omi náà bá ga ju 3.0 lọ, a kò le ṣe fíìmù HEC/PAA. Nítorí ìpele gíga ti ìsopọ̀ hydrogen ti awo omi HPC/PAA, iye pH pàtàkì ti awo omi HPC/PAA ga ju ti awo omi HEC/PAA lọ. Nínú omi omi tí kò ní iyọ̀, iye pH pàtàkì ti awọn eka tí HEC/PAA, MC/PAA àti HPC/PAA dá sílẹ̀ jẹ́ nípa 2.9, 3.2 àti 3.7, ní ìtẹ̀léra. PH pàtàkì ti HPC/PAA ga ju ti HEC/PAA lọ, èyí tí ó bá ti membrane LBL mu.
Iṣẹ́ ìfàmọ́ra omi ti awo CE/PAA:
CES ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ẹgbẹ́ hydroxyl, nítorí náà ó ní ìfàmọ́ra omi tó dára àti ìdúró omi. Ní ti àwọ̀ HEC/PAA gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ, a ṣe àyẹ̀wò agbára ìfàmọ́ra ti àwọ̀ CE/PAA tí a so mọ́ hydrogen sí omi ní àyíká. A ṣe àfihàn rẹ̀ pẹ̀lú interferometry spectral, sisanra fíìmù náà ń pọ̀ sí i bí fíìmù náà ṣe ń fa omi. A gbé e sí àyíká tí ó ní ọrinrin tí a lè ṣe àtúnṣe ní 25°C fún wákàtí mẹ́rìnlélógún láti dé ìwọ̀n ìfàmọ́ra omi. A gbẹ àwọn fíìmù náà nínú ààrò afẹ́fẹ́ (40°C) fún wákàtí mẹ́rìnlélógún láti mú ọrinrin kúrò pátápátá.
Bí ọ̀rinrin ṣe ń pọ̀ sí i, fíìmù náà á máa le sí i. Ní agbègbè ọ̀rinrin tí kò tó 30%-50%, ìdàgbàsókè sí i lọ́ra díẹ̀. Nígbà tí ọ̀rinrin bá ju 50% lọ, ìfúnpọ̀ rẹ̀ á máa yára pọ̀ sí i. Ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọ̀ PVPON/PAA tí a so mọ́ hydrogen, àwọ̀ HEC/PAA lè fa omi púpọ̀ sí i láti inú àyíká. Lábẹ́ ipò ọ̀rinrin tí ó jẹ́ 70% (25°C), ìwọ̀n ìfúnpọ̀ fíìmù PVPON/PAA jẹ́ nǹkan bí 4%, nígbà tí ti fíìmù HEC/PAA ga tó nǹkan bí 18%. Àwọn àbájáde náà fihàn pé bó tilẹ̀ jẹ́ pé iye àwọn ẹgbẹ́ OH kan nínú ètò HEC/PAA ló kópa nínú ìṣẹ̀dá àwọn ìsopọ̀ hydrogen, iye àwọn ẹgbẹ́ OH ṣì wà tí wọ́n ń bá omi ṣe pọ̀ ní àyíká. Nítorí náà, ètò HEC/PAA ní àwọn ànímọ́ ìfàmọ́ra omi tó dára.
ni paripari
(1) Ètò HPC/PAA pẹ̀lú ìwọ̀n ìsopọ̀ hydrogen tó ga jùlọ ti CE àti PAA ní ìdàgbàsókè tó yára jùlọ láàárín wọn, MC/PAA wà ní àárín, àti HEC/PAA ni èyí tó kéré jùlọ.
(2) Fíìmù HEC/PAA fi ìdàgbàsókè onílànà hàn ní gbogbo ìgbà tí a bá ń ṣe ìpalẹ̀mọ́, nígbà tí àwọn fíìmù méjì yòókù MC/PAA àti HPC/PAA fi ìdàgbàsókè onílànà hàn ní àwọn ìpele díẹ̀ àkọ́kọ́, lẹ́yìn náà wọ́n yípadà sí ìdàgbàsókè onílànà.
(3) Ìdàgbàsókè fíìmù CE/PAA ní ìgbẹ́kẹ̀lé tó lágbára lórí pH omi. Nígbà tí pH omi náà bá ga ju ojú pàtàkì rẹ̀ lọ, PAA àti CE kò lè kóra jọ sínú fíìmù kan. Àwọ̀ CE/PAA tí a kó jọ náà máa ń yọ́ nínú omi pH gíga.
(4) Nítorí pé fíìmù CE/PAA ní OH àti COOH tó pọ̀, ìtọ́jú ooru mú kí ó so pọ̀. Àwọ̀ ara CE/PAA tó so pọ̀ ní ìdúróṣinṣin tó dára, kò sì lè yọ́ nínú omi pH tó ga.
(5) Fíìmù CE/PAA ní agbára fífọ omi dáadáa nínú àyíká.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Feb-18-2023