Band gap opening of graphene after UV/ozone and oxygen plasma treatments

Graphene grown by Chemical Vapor Deposition (CVD) on nickel subsrate is oxidized by means of oxygen plasma and UV/Ozone treatments to introduce bandgap opening in graphene. The degree of band gap opening is proportional to the degree of oxidation on the graphene. This result is analyzed and confirmed by Scanning Tunnelling Microscopy/Spectroscopy and Raman spectroscopy measurements. Compared to conventional wet-oxidation methods, oxygen plasma and UV/Ozone treatments do not require harsh chemicals to perform, allow faster oxidation rates, and enable site-specific oxidation. These features make oxygen plasma and UV/Ozone treatments ideal candidates to be implemented in high-throughput fabrication of graphene-based microelectronics. © 2011 Materials Research Society.

Preparation of pH-sensitive polymer by thermal initiation polymerization and its application in fluorescence immunoassay

A fluorescence immunoassay for human IgG (Ag) was developed using a pH-sensitive polymer prepared by thermal initiation or redox initiation polymerization as a carrier. In the competitive immunoassay, appropriate quantity of Ag was immobilized on the polymer and the standard Ag (or sample) solution, and a constant amount of fluorescein isothiocyanate labeled goat anti-human IgG antibody (Ab-FITC) was added. Immobilized Ag and the standard (or sample) Ag competed for binding to the Ab-FITC in 37 C in homogeneous format. After changing the pH to separate the polymer-immune complex precipitate, it was re-dissolved and determined by fluorescence method. The results showed that the immobilization efficiency, immunological reaction activities of immobilized Au and phase transition pH range were improved as Ag was immobilized by thermal initiation instead of redox initiation polymerization. Under optimum conditions, the calibration graphs for the Ag in both methods, thermal initiation and redox initiation, were linear over the concentration range of 0.0-1000 ng mL(-1), with detection limits 8 (thermal initiation) and 12 ng mL(1) (redox initiation), respectively. Moreover, some pH-sensitive polymer prepared only in organic solvent or under high temperature could also be used as an immunoreaction carrier by thermal initiation polymerization. Thermal initiation polymerization was a better immobilization mode. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Polymerization of ionic liquid-based microemulsions: A versatile method for the synthesis of polymer electrolytes

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Enhanced Proton Conduction in Polymer Electrolyte Membranes as Synthesized by Polymerization of Protic Ionic Liquid-Based Microemulsions

Proton-conducting membranes were prepared by polymerization of microemulsions consisting of surfactant-stabilized protic ionic liquid (PIL) nanodomains dispersed in a polymerizable oil, a mixture of styrene and acrylonitrile. The obtained PIL-based polymer composite membranes are transparent and flexible even though the resulting vinyl polymers are immiscible with PIL cores. This type of composite membranes have quite a good thermal stability, chemical stability, tunability, and good mechanical properties. Under nonhumidifying conditions, PIL-based membranes show a conductivity up to the order of 1 x 10(-1) S/cm at 160 degrees C, due to the well-connected PIL nanochannels preserved in the membrane. This type of polymer conducting membranes have potential application in high-temperature polymer electrolyte membrane fuel cells.

含氮氧磷多齿配体稀土烷基配合物的合成、表征及催化丙交酯聚合

1. 合成了三齿水杨醛稀土配合物，发现配体中含有柔性取代基易生成均配物，而刚性较强的配体生成单烷基配合物。考察了单体浓度、聚合时间等因素对配合物催化丙交酯聚合活性的影响。 2. 以含二苯基膦苯胺的β-二酮单亚胺三齿配体合成了双配体单烷基稀土配合物，空间位阻比较大，因而引发丙交酯聚合的速度比较快。 3. 合成了含甲氧基侧基的芳氧胺四齿双烷基配合物，并合成了芳氧胺与茂（茚）混配的稀土单烷基配合物。首次将它们用于丙交酯的聚合，实验结果发现，双烷基配合物中的双烷基是作为双活性中心起作用的。 4. 合成了含双吡咯烷的稀土烷基配合物，将之应用于丙交酯的聚合，发现位阻大的配合物催化聚合可控性好。并应用双吡咯烷配合物进行了丙交酯和己内酯的共聚合研究。

Friedel-crafts反应合成芳香环状齐聚物与开环聚合

芳香环状低聚物的合成是二十世纪八十年代末发展起来的研究领域，其特有的环状结构和可进行可控的开环聚合决定了芳香环状低聚物具有广阔的应用前景。本文从研究单体结构与成环反应的关系出发，开拓了一种合成芳香环状聚醚酮的新方法—改进的Friedel-Crafte反应法，采用该方法成功地合成了一系列新型结构的大环化合物，并首次利用流变仪对开环聚合过程中的流变行为进行了较为系统的观测。根据acoson-Stockmayer环化理论，应用基质辅助激光解吸离子化飞行时间质谱（MAIDL-TOF MS），对一系列芳香环状低聚物组分分布进行分析，研究了芳香环状低聚物的产率、组分分布与单体结构的关系。结果表明：芳香聚醋、聚麟酸醋及芳香聚醚环状低聚物系列中，InCn与1nn呈良好的线性关系，符合J-S理论分布。环状齐聚物的产率与组分分布受单体的中心键角影响，单体的中心键角在100°～120°范围内，其中心键角愈小，γ值愈大。γ值愈大，反应产物中小环化合物的含量越高，而小环化合物的含量的增加是高产率地合成环状齐聚物的前提之一。在此理论的指导下，通过对单体结构的模拟，高选择性地合成了一种新型结构的芳香环状聚硫醋二聚体，对其结构进行了精确的表征，在不同溶剂中得到了该环状二聚体的单晶，单晶X闪ray衍射表明该二聚体为环张力极小的大环化合物。基于上述理论，以有利于成环的邻苯二酞氯为酞基化试剂，对Friedel-Crafts酞基化反应在合成芳香环状齐聚物中的应用进行了系统研究，开拓了一种合成芳香环状预聚体的新方法—改进的Friedel-Crafts酞基化反应法。发现反应体系中Lewis碱的存在有利于选择性地形成环状产物。并进一步确定反应最佳条件为： Lewis碱和催化剂Alcl3与富电单体的摩尔比分别为1.2和3.4; 1,2-二氯乙烷为本反应的最佳溶剂；等当量的反应单体要求缓慢滴加到形成“假高稀”的溶剂体系中；Lewis碱NMP，DMF等都适用于本反应体系。在此优化条件下，以邻苯二酞氯和间苯二酞氯为酞基化试剂，室温下，合成了一系列芳香环状聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚矾酮等新型结构的环状齐聚物，利用MALDI-TOF-MS，NMR，GPC，FTIR，DSC，元素分析等手段对环状结构进行了精确的表征；DSC分析表明含邻苯二拨基结构的环状齐聚物为无定型材料；部分产物的产率高达90％。在阴离子引发剂联苯双酚钾存在下，制备的环状齐聚物成功进行了熔融开环聚合，得到了相应结构的高分子量的线性开环聚合产物。其中，含邻苯二拨基结构的环状聚醚酮酮、环状聚醚酮矾的开环聚合产物的比浓粘度分别达到0.42dL／g，0.36 dL／g（0.5％的DMF溶液，25士0.1℃）；四种含间苯二锁基结构的环状齐聚物的开环聚合产物的Tg与常规亲电沉淀反应合成的线性高聚物的Tg相同。含侧甲基的开环聚合产物的Tg比对应的开环聚合的产物的Tg高约5℃。研究结果表明用亲电缩聚方法制备芳香环状聚醚酮与亲核缩聚法相比较，具有成本低廉、反应条件温和丫产率高、易于大规模制备等优势，开拓了一种制备环状化合物的方法。自从美国G.E.公司利用环状聚碳酸酷的开环聚合制备线性聚碳酸醋以来，对芳香环状低聚物的开环聚合过程的研究仅局限在由GPC监测反应某一时刻的产物的分子量，而缺乏对与应用更为接近的开环聚合中的粘度的变化的研究。本文以界面缩聚反应高产率地合成芳香环状双酚A聚酷二聚体为对象，研究了流变仪在开环聚合中的应用。利用流变仪对环状二聚体开环聚合过程进行了较为系统的观测，研究了不同条件下的开环聚合中的流变行为，结果表明，开环聚合存在引发期，而且在引发期，熔融体的粘度低于10Pa·S，超过引发期，粘度呈指数级增长。引发期的长短可以通过引发剂的种类、浓度、开环聚合的温度等条件进行有效地控制。芳香环状聚酷二聚体与环状聚碳酸醋的开环共聚合的流变行为的研究结果表明：开环共聚合可以降低开环聚合的温度，调整引发期，是提高聚合产物的分子量的有效途径。用流变仪对以改进的Friedel-Crafts反应合成的芳香环酮齐聚物的开环聚合中的流变行为进行了监控。在330℃，剪切速率为0.05S-l下，熔融的环状齐聚物的粘度为2.0Pa·S。通过对开环聚合的反应条件的控制，同样实现了开环聚合的可控，通过改变其开环聚合的引发期的长短及粘度的变化规律，可、适应不。条一定为加工设计与成型加工提供理论指导和模型设计，必将进一步推进开环聚合工 艺向应用方向的发展。

外消旋丙交酯的立构选择性聚合

由于具有良好的生物相容性和生物降解性，聚乳酸被广泛地应用于组织工程，药物控制释放和环境材料工程等领域。由于聚乳酸的物理、机械和降解等性质在很大程度上决定于其链序列结构，所以丙交醋的立构选择性聚合就成为了一个研究热点。本文合成了一系列无手性席夫碱一铝配合物，并将其用于外消旋丙交醋的立构选择性聚合，此外还对聚合所得的不同立构规整度的聚外消旋丙交酯进行了初步表征。具体的实验结果如下：1．合成了无手性席夫碱一乙基铝配合物（2）和席夫碱一异丙氧基铝配合物（3）。在等摩尔量异丙醇的存在条件下，配合物（2）对rac-LA的开环聚合具有良好的控制性和立体选择性。所得到的聚乳酸是结晶性的聚合物，可以形成一种PLA立体络合物。同核去偶~1HNMR和~(13)CNMR结果表明，它们都是立构嵌段型的聚合物，其平均嵌段长度为11个乳酸单元。端基分析发现：配合物（2）本身没有引发rac-LA的开环聚合，它是在原位先与异丙醇反应生成相应的烷氧基铝化合物，然后，后者再引发rac-LA的开环聚合。因此将席夫碱-异丙氧基铝配合物（3）直接用于引发rac-LA的开环聚合，也具有良好的控制性和立体选择性。2．制备了一系列的席夫碱一铝配合物（5-8）用考察席夫碱配体的性质对催化剂的催化活性和立构选择性的影响。实验结果表明，在苯环上引入较大的取代基（如叔丁基）有助于提高立构选择性，但是增加二元胺桥刚性则会使立构选择性下降。此外，还考察了聚合温度对于配合物（8）／异丙醇催化rac-LA开环聚合的影响，发现降低聚合温度有利于提高全同键接的含量。3．通过控制聚合温度得到了具有不同立构规整度的立构嵌段型聚外消旋乳酸（Pm0.77～0.88）。与PLLA和无规立构聚乳酸不同的是，这些聚外消旋乳酸都可以形成PLA立体络合物，其熔融温度也相对较高；并且随着聚外消旋乳酸的Pm值的增大，其结晶性能也相应增加。