簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳建志
論文名稱: 利用低電位沈積法在金表面修飾銀、銅、汞、鉍單層原子對硫醇自組單層膜結構的研究
指導教授: 陳俊顯
Chun-hsien Chen
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 70
中文關鍵詞: 低電位沈積法分子自組薄膜奇偶效應混成軌域
外文關鍵詞: upd, SAMs, odd-even effect, hybridization
相關次數: 點閱:2下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • Underpotential deposition (upd)是利用電化學的方式,將金屬離子還原至電極表面形成一層或不滿一層的金屬層。本實驗在金表面修飾單層銀、銅、汞、鉍金屬,且藉由不同的還原電位,控制金屬在金表面上的覆蓋率,接著在表面製作硫醇分子(HS-(CH2)n-CH3, n = 4-11, 13-15)自組單層膜,探討硫醇分子的硫原子與在這四種upd表面鍵結的混成軌域。反射式紅外線光譜儀(RAIR)測量的結果顯示,末端甲基(CH3)在表面的吸收度,會隨著亞甲基(CH2)個數是奇或偶數的不同,而呈現大小交替的吸收值,即為奇偶效應。Au/Bi(upd)所呈現的奇偶效應趨勢與硫醇在金表面相似,而Au/Ag(upd)與Au/Cu(upd)的奇偶效應趨勢與硫醇在銀表面相似,所以推測在這兩類upd系統硫原子分別是以sp3和sp混成軌域與表面形成鍵結。Au/Hg(upd)在不同覆蓋率下,硫原子具有不同的鍵結形式,在高覆蓋率以sp形式鍵結,低覆蓋率是以sp3形式鍵結。由硫醇分子在Au/Ag(upd)表面的紅外光譜吸收值計算得知,隨著金表面上銀原子覆蓋率增多,硫醇分子在表面的傾斜角會變小。
    我們利用循環伏安法討論苯硫醇(benzenethiol)自組薄膜膜的排列結構,結果顯示可藉由修飾單層銀原子控制硫的軌域混成,消除苯環的立體障礙,使苯硫醇在Au/Ag(upd)表面比在金表面上排列緻密。


    總目錄 第一章、緒論...........................................1 1-1、研究動機..........................................1 1-2、分子自組薄膜的介紹................................3 1-2-1、歷史簡介........................................3 1-2-2、基本原理........................................3 1-3、紅外線光譜的測量: 奇偶效應(odd-even effect).......6 1-4、低電位沈積法的介紹...............................10 1-4-1、原理...........................................10 1-4-2、Upd相關文獻簡介................................12 1-4-2-1、Ag(upd)簡介..................................12 1-4-2-2、Cu(upd)簡介..................................13 1-4-2-3、Hg(upd)簡介..................................18 1-4-2-4、Bi(upd)簡介..................................18 1-5、接觸角的介紹.....................................21 第二章、實驗部分......................................24 2-1、實驗藥品與實驗器材...............................24 2-1-1、實驗藥品.......................................24 2-1-2、實驗器材.......................................27 2-2、實驗步驟.........................................28 2-2-1、蒸鍍儀的使用...................................28 2-2-1-1、載玻片清洗...................................28 2-2-1-2、金片和銀片的製作.............................28 2-2-2、Upd的製備......................................30 2-2-3、SAMs的製備.....................................30 2-2-3、接觸角的測量...................................32 2-2-3-1、靜態測量法...................................32 2-2-3-2、動態測量法...................................32 2-2-4、反射式紅外線光譜的測量.........................35 2-2-4-1、反射式紅外線光譜儀使用前的校正...............35 2-2-4-2、硫醇自組薄膜反射式紅外線光譜的測量...........35 第三章、結果與討論....................................36 3-1、Upd的製備........................................36 3-2、接觸角的測量.....................................37 3-3、紅外線光譜的測量.................................43 3-4、Ag(upd)覆蓋率對分子自組薄膜影響..................52 3-5、電化學測量.......................................57 3-5-1、苯硫醇脫附電位的測量...........................57 3-5-2、苯硫醇覆蓋率的測量.............................58 第四章、結論..........................................60 第五章、參考文獻......................................62

    (1)Lin, S.-Y.; Tsai, T.-K.; Lin, C.-M.; Chen, C.-h.; Chan,
    Y.-C.; Chen, H.-W. Langmuir 2002, 18, 5473.
    (2)Lin, S.-Y.; Chen, C.-h.; Chan, Y.-C.; Lin, C.-M.; Chen,
    H.-W. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4951.
    (3)Bigelow, W. C.; Pickett, D. L.; Zisman, W. A. J. Colloid
    Interface Sci. 1946, 1, 513.
    (4)Kuhn, H.; Mobious, D. In Physical Methodes in Chemistry
    Weissberger, A., Rossiter, B. W. eds. Wiley, New York,
    1972.
    (5)Nuzzo, R. G.; Allara, D. L. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105,
    4481.
    (6)Bain, C. D.; Troughton, E. B.; Tao, Y.-T.; Evall, J.;
    Whitesides, G. M.; Nuzzo, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1989,
    111, 321.
    (7)Brust, M.; Walker, M.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J.;
    Whyman, R. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 801.
    (8)Chailapakul, O.; Sun, L.; Xu, C.; Crooks, M. J. Am.
    Chem. Soc. 1993, 115, 12459.
    (9)Thomas, R. C.; Sun, L.; Crooks, M. Langmuir 1991, 7, 620.
    (10)Dubois, L. H.; Nuzzo, R. G. Ann. Phys. Chem. 1992, 43,
    437.
    (11)Sellers, H.; Ulman, A.; Shnidman, Y.; Eilers, J. E. J.
    Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9389.
    (12)Laibinis, P. E.; Whitesides, G. M.; Allara, D. L.; Tao,
    Y.-T.; Parikh, A. N.; Nuzzo, R. G. J. Am. Chem. Soc.
    1991, 113, 7152.
    (13)Laibinis, P. E.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc.
    1992, 114, 1990.
    (14)Walczak, M. M.; Chung, C.; Stole, S. M.; Widrig, C. A.;
    Porter, M. D. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2370.
    (15)Ihs, A.; Liedberg, B. Langmuir 1994, 10, 734.
    (16)Laibinis, P. E.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc.
    1992, 114, 9022.
    (17)Demoz, A.; Harrison, D. J. Langmuir 1993, 9, 1046.
    (18)Muskal, N.; Turyan, I.; Shurky, A.; Mandler, D. J. Am.
    Chem. Soc. 1995, 117, 1147.
    (19)Shimazu, K.; Sato, Y.; Yagi, I.; Uosaki, K. Bull. Chem.
    Soc. Jpn. 1994, 67, 863.
    (20)Volmer, M.; Stratmann, M.; Viefhaus, H. Surf. Interface
    Anal. 1990, 16, 278.
    (21)Stratmann, M. Adv. Mater. 1990, 2, 191.
    (22)Schlotter, N. E.; Porter, M. D.; Bright, T. B.; Allara,
    D. L. Chem. Phys. Lett. 1986, 132, 93.
    (23)Tao, Y.-T.; Lee, M.-T.; Chang, S.-C. J. Am. Chem. Soc.
    1993, 115, 9547.
    (24)Soundag, A. H. M.; Tol, A. J. W.; Touwslager, F. J.
    Langmuir 1992, 8, 1127.
    (25)Smith, E. L.; Porter, M. D. J. Phys. Chem. 1993, 97,
    4421.
    (26)Allara, D. L.; Nuzzo, R. G. Langmuir 1985, 1, 45.
    (27)Allara, D. L.; Nuzzo, R. G. Langmuir 1985, 1, 52.
    (28)Samart, M. G.; Brown, C. A.; Gordon, J. G. Langmuir
    1993, 9, 1082.
    (29)Tao, Y.-T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4350.
    (30)Thompson, W. R.; Pemberton, J. E. Langmuir 1995, 11,
    1720.
    (31)Ogawa, H.; Chihera, T.; Taya, K. J. Am. Chem. Soc.
    1985, 107, 1365.
    (32)Sagiv, J. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 92.
    (33)Silberzan, P.; Leger, L.; Ausserre, D.; Benattar, J. J.
    Langmuir 1991, 7, 1647.
    (34)Wasserman, S. R.; Tao, Y.-T.; Whitesides, G. M.
    Langmuir 1989, 5, 1074-1087.
    (35)Le Grange, J. D.; Markham, J. L.; Kurjian, C. R.
    Langmuir 1993, 9, 1749.
    (36)Maoz, R.; Sagiv, J. J. Colloid Interface Sci. 1984,
    100, 465.
    (37)Gun, J.; Sagiv, J. J. Colloid Interface Sci. 1986, 112,
    457.
    (38)Gun, J.; Iscovici, R.; Sagiv, J. J. Colloid Interface
    Sci. 1984, 101, 201.
    (39)Tillman, N.; Ulman, A.; Schildkraut, J. S.; Penner, T.
    L. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 6136.
    (40)Brandriss, S.; Margel, S. Langmuir 1993, 9, 1232.
    (41)Mathauser, K.; Frank, C. W. Langmuir 1993, 9, 3002.
    (42)Mathauser, K.; Frank, C. W. Langmuir 1993, 9, 3446.
    (43)Carson, G.; Granick, S. J. Appl. Polym. Sci. 1989, 37,
    2767.
    (44)Kessel, C. R.; Granick, S. Langmuir 1991, 7, 532.
    (45)Schwartz, D. K.; Steinberg, S.; Israelachvili, J.;
    Zasadzinski, Z. A. N. Phys. Rev. Lett. 1992, 69, 3354.
    (46)Finklea, H. O.; Robinson, L. R.; Blackburn, A.;
    Richter, B.; Allara, D. L.; Bright, T. Langmuir 1986,
    2, 239.
    (47)Rubinstein, I.; Sabatani, E.; Maoz, R.; Sagiv, J. Proc.
    Electrochem. Soc. 1986, 86, 175.
    (48)Rubinstein, I.; Sabatani, E.; Maoz, R.; Sagiv, J. J.
    Electroanal. Chem. 1987, 219, 365.
    (49)Linford, M. R.; Chidsey, C. E. D.; Fenter, P.;
    Eisenberger, P. M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 3145.
    (50)Linford, M. R.; Chidsey, C. E. D. J. Am. Chem. Soc.
    1993, 115, 12631.
    (51)Ulman, A. Chem. Rev. 1996, 96, 1533.
    (52)Atre, S. V.; Liedberg, B.; Allara, D. L. Langmuir 1995,
    11, 3882.
    (53)Collard, D. M.; Fox, M. A. Langmuir 1991, 7, 1192.
    (54)Chidsey, C. E. D.; Bertozzi, C. R.; Putvinski, T. M.;
    Mujsce, A. M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4301.
    (55)Uosaki, K.; Sato, Y.; Kita, H. Langmuir 1991, 7, 1510.
    (56)Chidsey, C. E. D. Science 1991, 251, 919.
    (57)Popenoe, D. D.; Deinhammer, R. S.; Porter, M. D.
    Langmuir 1992, 8, 2521.
    (58)Sato, Y.; Frey, B. L.; Corn, R. M.; Uosaki, K. Bull.
    Chem. Soc. Jpn. 1994, 67, 21.
    (59)Creager, S. E.; Rowe, G. K. Anal. Chim. 1991, 246, 233.
    (60)Rowe, G. K.; Creager, S. E. Langmuir 1991, 7, 2307.
    (61)Rowe, G. K.; Creager, S. E. Langmuir 1994, 10, 1186.
    (62)Haussling, L.; Ringsdorf, H.; Schmitt, F.-J.; Knoll, W.
    Langmuir 1991, 7, 1837.
    (63)Haussling, L.; Michel, B.; Ringsdorf, H.; Rohrer, H.
    Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1991, 30, 679.
    (64)Schmitt, F.-J.; Haussling, L.; Ringsdorf, H.; Knoll, W.
    Thin Solid Films 1992, 210/211, 815.
    (65)Spinke, J.; Liley, J.; Guder, H.-J.; Angermaier, L.;
    Knoll, W. Langmuir 1993, 9, 1821.
    (66)Spinke, J.; Liley, M.; Schmitt, F.-J.; Guder, H.-J.;
    Angermaier, L.; Knoll, W. J. Chem. Phys. 1993, 99, 7012.
    (67)Lee, D.; Rayment, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1,
    4389.
    (68)Ramadan, A. R.; Chabala, E. D.; Rayment, T. Chem. Phys.
    Phys. Chem. 1999, 1, 1591.
    (69)Chabala, E. D.; Rayment, T. J. Chem. Soc., Faraday
    Trans. 1996, 96, 4657.
    (70)Chabala, E. D.; Rayment, T. J. Chem. Soc., Faraday.
    Trans. 1996, 92, 1277.
    (71)Chabala, E. D.; Rayment, T. J. Electroanal. Chem. 1996,
    401, 257.
    (72)Chabala, E. D.; Ramadan, A. R.; Brunt, T.; Rayment, T.
    J. Electroanal. Chem. 1996, 421, 67.
    (73)Endo, K.; Sugawara, Y.; Mishima, S.; Okada, T.; Morita,
    S. Jpn. J. Appl. Phys. 1991, 30, 2592.
    (74)Hachiya, T.; Itaya, K. Ultramicroscopy 1992, 42, 445.
    (75)Sugita, S.; Abe, T.; Itaya, K. J. Phys. Chem. 1993, 97,
    8780.
    (76)Ogaki, K.; Itaya, K. Electrochim. Acta 1995, 40, 1249.
    (77)Corcora, S. G.; Chakarova, S. G.; Sieradzki, K. Phys.
    Rev. Lett. 1993, 71, 158.
    (78)Corcora, S. G.; Chakarova, S. G.; Sieradzki, K. J.
    Electroanal. Chem. 1994, 377, 85.
    (79)Garcia, S. J.; Salinas, D.; Mayer, C.; Vilche, J. R.;
    Pauling, H.-J.; Vinzelberg, S.; Staikov, G.; Lorenz, W.
    J. Surf. Sci. 1994, 316, 143.
    (80)Ikemiya, N.; Yamada, K.; Hara, H. Surf. Sci. 1996, 348,
    253.
    (81)Garcia, S.; Salinas, D.; Mayer, C.; Schmidt, E.;
    Staikov, G.; Lorenz, W. J. Electrochim. Acta 1998, 43,
    3007.
    (82)Whelan, C. M.; Smyth, M. R.; Barnes, C. J.; Attard, G.
    A.; Yang, X. F. J. Electroanal. Chem. 1999, 474, 138.
    (83)Esplandiu, M. J.; Schneeweiss, M. A.; Kolb, D. M. Phys.
    Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 4847.
    (84)Chen, C.-h.; Vesecky, S. M.; Gewirth, A. A. J. Am.
    Chem. Soc. 1992, 114, 451.
    (85)Chen, C.-h.; Gewirth, A. A. Ultramicroscopy 1992, 42,
    437.
    (86)Mrozek, P.; Sung, Y.-E.; Han, M.; Gamboa-Aldeco, M.;
    Wieckowski, A.; Chen, C.-h.; Gewirth, A. A.
    Electrochim. Acta 1995, 40, 17.
    (87)Uchida, H.; Miura, M.; Watanabe, M. J. Electroanal.
    Chem. 1995, 386, 261.
    (88)Schultze, J. W.; Dickertmann, D. Surf. Sci. 1976, 54,
    489.
    (89)Cappadonia, M.; Linke, U.; Robinson, K. M.;
    Schidberger, J.; Stimming, U. J. Electroanal. Chem.
    1996, 405, 227.
    (90)Shi, Z.; Lipkowski, J. J. Electroanal. Chem. 1994, 364,
    289.
    (91)Shi, Z.; Lipkowski, J. J. Electroanal. Chem. 1994, 365,
    303.
    (92)Shi, Z.; Lipkowski, J. J. Electroanal. Chem. 1994, 369,
    283.
    (93)Shi, Z.; Lipkowski, J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 417.
    (94)Shi, Z.; Wu, S.; Lipkowski, J. J. Electroanal. Chem.
    1995, 384, 171.
    (95)Holze, M. H.; Retter, U.; Kolb, D. M. J. Electroanal.
    Chem. 1994, 371, 101.
    (96)Omar, I. O.; Pauling, H. G.; Juttner, K. J.
    Electrochem. Soc. 1993, 140, 2187.
    (97)Haiss, W.; Sass, J. K. Langmuir 1996, 12, 4311.
    (98)Haiss, W.; Sass, J. K. J. Electroanal. Chem. 1996, 410,
    119.
    (99)Manne, S.; Hansma, P. K.; Massie, J.; Elings, V. B.;
    Gewirth, A. A. Science 1991, 251, 183.
    (100)Ikemiya, N.; Miyaoka, S.; Hara, S. Surf. Sci. 1995,
    327, 261.
    (101)Borges, G. L.; Kanazawa, K. K.; Gordon, J. G., II;
    Ashley, K.; Richer, J. J. Electroanal. Chem. 1994,
    364, 281.
    (102)Watanabe, M.; Uchida, H.; Miura, M.; N., I. J.
    Electroanal. Chem. 1995, 384, 191.
    (103)Uchida, H.; Hiei, M.; Watanabe, M. J. Electroanal.
    Chem. 1998, 452, 97.
    (104)Hachiya, T.; Honbo, H.; Itaya, K. J. Electroanal.
    Chem. 1991, 315, 275.
    (105)Toney, M. F.; Howard, J. N.; Richer, J.; Borges, G.
    l.; Gordon, J. G.; Melroy, O. R. Phys. Rev. Lett.
    1995, 75, 4472.
    (106)Herrero, E.; Abruna, H. D. Langmuir 1997, 13, 4446.
    (107)Herrero, E.; Abruna, H. D. J. Phys. Chem. B 1998, 102,
    444.
    (108)Inukai, J.; Sugita, S.; Itaya, K. J. Electroanal.
    Chem. 1996, 403, 159.
    (109)Chen, C.-h.; Gewirth, A. A. Phys. Rev. Lett. 1992, 68,
    1571.
    (110)Li, J.; Abruna, H. D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 244.
    (111)Li, J.; Abruna, H. D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2907.
    (112)Li, J.; Herrero, E.; Abruna, H. D. J. Colloids Surf. A
    1998, 134, 113.
    (113)Abruna, H. D.; Feliu, J. M.; Brock, J. D.; Buller, L.
    J.; Herrero, E.; Li, J.; Gomez, R.; Finnefrock, A.
    Electrochim. Acta 1998, 43, 2899.
    (114)Herrero, E.; Buller, L. J.; Li, J.; Finnefrock, A.;
    Salomon, A. B.; Alonso, C.; Brock, J. D.; Abruna, H.
    D. Electrochim Acta 1998, 44, 983.
    (115)Cadle, S. H.; Bruckenstein, J. J. Electrochem. Soc.
    1972, 119, 1166.
    (116)Schmidt, E.; Gygax, H. R.; Cramer, Y. Helv. Chim. Acta
    1970, 53, 649.
    (117)Chen, C.-h.; Kepler, K. D.; Gewirth, A. A.; Ocko, B.
    M.; Wang, J. J. Phys. Chem. 1993, 97, 7290.
    (118)Chen, C.-h.; Gewirth, A. A. J. Am. Chem. Soc. 1992,
    114, 5439.
    (119)Deakin, M. R.; Melroy, O. J. Electroanal. Chem. 1988,
    239, 321.
    (120)Porter, M. D.; Smith, E. L. J. Phys. Chem. 1993, 97,
    8032.
    (121)Shimazu, K.; Kawaguchi, T.; Isomura, T. J. Am. Chem.
    Soc. 2002, 124, 652.
    (122)Bain, C. D.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 1989,
    111, 7164.
    (123)Shon, Y.-S.; Lee, S.; Colorado, R., Jr.; Perry, S. S.;
    Lee, T. R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7556.
    (124)Bryant, M. A.; Pemberton, J. E. J. Am. Chem. Soc.
    1991, 112, 8284.
    (125)Porter, M. D.; Bright, T. B.; Allara, D. L.; Chidsey,
    C. E. D. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3559.
    (126)Nuzzo, R. G.; Dubois, L. H.; Allara, D. L. J. Am.
    Chem. Soc. 1990, 112, 558.
    (127)Hahner, G.; Woll, C.; Buck, M.; Grunze, M. Langmuir
    1993, 9, 1955.
    (128)Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods:
    Fundamentals and Applications, 2nd Edition; Wiley: New
    York, 2000.

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)

    QR CODE