Malin Edvardsson Sep 06, ’28 < 20210324

用QCM-D来分析聚电解质多层构建

聚电解质多层膜(PEMS)是采用层层组装(layer-by-layer)方法制备而成的-将携带相反电荷的聚电解质以交替的方式沉积到固体表面上的过程。聚电解质膜的组装,及其构成的多层膜结构,可以用QSense的耗散型石英晶体微天平QCM-D技术来分析。这里我们将展示它是如何做到的。

分析多层膜的组装和结构变化

具有耗散检测功能的石英晶体微天平技术(QCM-D)用来分析高分子体系已经有将近20年的历史了。此方法获取两个参数,Δf 和 ΔD,并且提供表面吸附层的时间分辨质量、厚度和粘弹性等信息。这些信息的获取,使该方法适合用于分析诸如聚电解质膜多层膜组装、表征力学性能和结构变化。

图.1的示意图展示了用QSense QCM-D分析多层膜组装的数据曲线。Δf 和 ΔD 的变化反映了聚电解质膜的生长,这些数据也可以用来定量分析膜厚和其力学性能(未展示)。此多层膜的吸附模式和组装过程中的厚度增加,可以用来评估诸如多层膜是线性或者指数生长。

石英晶体微天平分析聚电解质膜组装过程示意图

1.a) 聚电解质膜组装过程示意图,A-G每一步增加一层吸附膜。b) QSense QCM-D表征了聚电解质膜的组装,Δf (蓝色)对应芯片表面的质量增加,ΔD (红色)对应多层膜柔性变化。如灰色箭头所示,时间分辨的数据使分析吸附/结合过程,如多快和多少物质被吸附到表面成为可能。由数据展示可知,有质量增加(Δf降低)和吸附层变柔性/增厚(ΔD增加)发生。c) 聚电解质膜定量的厚度随着时间的变化。d) 厚度对层数作图显示其生长过程是线性的。

改变吸附条件

聚电解质膜组装和多层膜结构依赖于几个因素,在相关条件下运行QCM-D分析可以深入了解聚电解质结构和外在条件诸如pH值、温度、盐浓度等变量是如何影响其吸附的。

结论

QSense QCM-D作为一种表面敏感的技术可以用来监测在各种测试条件下聚电解质膜的生长和吸附层的力学结构。比如,QCM-D可以用于:

  • 表征不同条件如链柔性、温度、pH值和盐浓度对聚电解质膜构建的影响
  • 研究聚电解质膜厚度如何随着层数增加
  • 评估聚电解质膜的时间稳定性
  • 评估聚电解质膜的降解

下载综述了解更多关于QSense耗散型石英晶体微天平用于分析高分子体系的详情。

更多QCM-D技术详情请http://www.biolinchina.com/qsense

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