納米材料導論微乳液法

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1、研究背景和進展早期人們認為:油和水不能完全混溶,但可以形成不透明的乳狀液分散體系1928年美國化學工程師Rodawald在研制皮革上光劑時意外地得到了“透明乳狀液”1943年Hoar和Schulman證明了這是大小為8~80nm的球形或圓柱形顆粒構成的分散體系1958年Schulman給它定名為微乳液(microemulsion),意思是微小顆粒的乳狀液60-90年代,微乳液的理論方面得到一定程度的發(fā)展90年代以來微乳液的應用研究得到快速發(fā)展乳液法:利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成一個均勻的乳液,從

2、乳液中析出固相,這樣可使成核、生長、聚結、團聚等過程局限在一個微小的球形液滴內(nèi),從而可形成球形顆粒,又避免了顆粒之間進一步團聚。方法的關鍵:使每個含有前驅體的水溶液滴被一連續(xù)油相包圍,前驅體不溶于該油相型乳液中,也就是要形成油包水(w/O)型乳液。特點:非均相的液相合成法,具有粒度分布較窄并且容易控制乳液法概述內(nèi)容微乳液基本原理影響微乳法制備無機納米材料的因素微乳法合成無機納米材料結論定義:微乳液是由兩種互不相溶液體在表面活性劑的作用下形成的熱力學穩(wěn)定的、各向同性、外觀透明或半透明的液體分散體系,分散相直徑約為1

3、-100nm。1微乳液基本原理O/WW/OW親水端親油端習慣上將不溶于水的有機物稱油,將不連續(xù)以液珠形式存在的相稱為內(nèi)相,將連續(xù)存在的液相稱為外相。檢驗水包油乳狀液加入水溶性染料如亞甲基藍,說明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹Ⅲ,說明油是不連續(xù)相。表面活性劑頭基鏈尾親水基親油基直鏈或支鏈碳氫鏈或碳氟鏈正、負離子或極性非離子2乳狀液的類型轉化O/W型和W/O型乳狀液相互轉化的現(xiàn)象,通常稱為反相。外加物質(乳化劑、電解質等)增加內(nèi)相物質使其體積超過一定值(74.02%)環(huán)境條件(溫度等)3微乳液體系組成:有機溶劑

4、:C6-C8直鏈烴或環(huán)烷烴表面活性劑:陰離子(AOT),陽離子(CTAB十六烷基三甲基溴化銨)非離子(TritonX(聚氧乙烯醚類))助表面活性劑:脂肪醇,胺水溶液作用:(1)增加表面活性,降低油水界面張力(2)阻止液滴聚集,提高穩(wěn)定性作用:(1)降低界面張力;(2)增加界面膜的流動性;(3)調整表面活性劑HLB值(表面活性劑的親水性)。廣泛用于微乳狀液的制備,且不需要使用助劑(琥珀酸-2-乙基己基磺酸鈉)增加柔性,減少微乳液生成時所需的彎曲能,使微乳液液滴易生成“水池”微小的“水池”尺度小且彼此分離,因而構不成

5、水相,通常稱之為“準相”。作用:這種特殊的微環(huán)境,或稱“微反應器”是多種化學反應,如酶催化反應、聚合物合成、金屬離子與生物配體的絡合反應等的理想的介質,且反應動力學也有較大的改變。微乳顆粒在不停地作布朗運動,不同顆粒在互相碰撞時,組成界面的表面活性劑和助表面活性劑的碳氫鏈可以互相滲入。與此同時,“水池”中的物質可以穿過界面進入另一顆粒中。定義:微乳液中,微小的“水池”被表面活性劑和助表面活性劑所組成的單分子層界面所包圍而形成微乳顆粒,其大小可控制在幾十至幾百個埃之間。將兩種反應物分別溶于組成完全相同的兩份微乳液中

6、一定條件下混合兩種反應物通過物質交換而彼此遭遇,產(chǎn)生反應,納米微粒可在“水池”中穩(wěn)定存在通過超速離心,或將水和丙酮的混合物加入反應完成后的微乳液中等辦法使納米微粒與微乳液分離以有機溶劑清洗以去除附著在微粒表面的油和表面活性劑在一定溫度下進行干燥處理,即可得到納米微粒的固體樣品4納米微粒的微乳液制備法原理將微乳液“水池”作為“微反應器”,利用微乳液“水池”間可以進行物質交換的原理制備納米粉體在微乳液界面強度較大時,反應產(chǎn)物的生長將受到限制。如微乳顆粒大小控制在幾十個埃,則反應產(chǎn)物以納米微粒的形式分散在不同的微乳液“

7、水池”中。W/O型微乳夜中超細顆粒形成的機理(1)兩種微乳液混合兩微乳液A、B混合碰撞聚結形成AB沉淀反應物A反應物B混合兩個微乳液液滴間碰撞傳質發(fā)生化學反應形成沉淀先配制微乳液A和B,A的水相為Fe3+和Sn4+、Au3+的混合溶液,B的水相為氨水溶液(其中表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚含量為32.8%(質量分數(shù),下同)、油相環(huán)己烷含量為43.8%、助表面活性劑正己醇含量為16.4%、水相含量為7%).劇烈攪拌下將B慢慢加入A中,繼續(xù)攪拌2h后,用高速離心機分離(10000r/min,20min),沉淀物用無水乙

8、醇洗滌數(shù)次,再用去離子水洗滌,直至無Cl-檢出干燥,得氧化鐵前驅體,經(jīng)400℃下灼燒1h后得到氧化鐵粉體1粉體的制備(2)向微乳液中直接加還原劑或氣體還原劑MicroemulsioncontainingreactantA或氣體將氣體鼓入陽離子可溶鹽(微乳液)發(fā)生反應后形成氫氧化物或氧化物沉淀將還原劑加入到可溶金屬鹽(微乳液)發(fā)生還原反應后形成金屬沉淀反應物A加入反應物B發(fā)

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