基于相圖法分析WO型微乳液體系穩(wěn)定性

1、基于相圖法分析基于相圖法分析W/O型型微乳液體系穩(wěn)定性微乳液體系穩(wěn)定性答辯人：答辯人：xxxxxx大綱大綱簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介1 基本原理基本原理2擬三元相圖的制作擬三元相圖的制作3影響影響 W/O 區(qū)域范圍的因素討論區(qū)域范圍的因素討論4總結(jié)總結(jié)51 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 微乳液法是制備納米粒子最有效的液相方法之一，微乳液法是制備納米粒子最有效的液相方法之一，已被用來制備各類材料。已被用來制備各類材料。催化劑聚合物半導(dǎo)體磁性材料其他超導(dǎo)體微乳液實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單操作方便1 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介v應(yīng)用微乳液法制備納米粒子時(shí)，反應(yīng)被限制在微應(yīng)用微乳液法制備納米粒子時(shí)，反應(yīng)被限制在微乳液的水核中進(jìn)行，因此水核大小就成為決定納乳液的水核中進(jìn)行

2、，因此水核大小就成為決定納米粒子粒徑的關(guān)鍵因素之一；同時(shí)，微乳液米粒子粒徑的關(guān)鍵因素之一；同時(shí)，微乳液W/O 區(qū)域范圍的大小，決定了微乳液溶水量的大小，區(qū)域范圍的大小，決定了微乳液溶水量的大小，對(duì)制備納米粒子時(shí)反應(yīng)物配比和反應(yīng)條件有重要對(duì)制備納米粒子時(shí)反應(yīng)物配比和反應(yīng)條件有重要影響。影響。v研究微乳液體系的穩(wěn)定性、水核尺寸以及研究微乳液體系的穩(wěn)定性、水核尺寸以及 W/O 區(qū)域的范圍，對(duì)于應(yīng)用微乳液法控制合成納米粒區(qū)域的范圍，對(duì)于應(yīng)用微乳液法控制合成納米粒子具有重要意義。子具有重要意義。11/7/Company Logo2 基本原理基本原理2.1 微乳液體系的穩(wěn)定性判據(jù)(1)(3)(2)2 基本

3、原理基本原理2.1 微乳液體系的穩(wěn)定性判據(jù)(4)(5)2.2 微乳液水核半徑的求算微乳液水核半徑的求算2 基本原理基本原理 微乳液水核半徑 Rw 如下式所示： 以式中，Ac和As分別為助表面活性劑和表面活性劑分子極性頭的截面積，N0 為阿佛加德羅常數(shù)，Vw為微乳液中增溶水的體積，ns 為加入的表面活性劑的物質(zhì)的量。 (6)3 擬三元相圖的制作擬三元相圖的制作1.選定 TX-10 和助表面活性劑的質(zhì)量比為 1:1，2.按照 TX-10 和助表面活性劑的混合物與正戊烷的不同質(zhì)量比(分別為 1:9，2:8，3:7，4:6，5:5，6:4，7:3，8:2，9:1)，配制成一系列的三組分體系，3.用恒溫

4、水浴槽控制溫度，用去離子水(或者硝酸鑭水溶液)滴定每一組分，根據(jù)體系的清濁變化來測(cè)定 W/O 微乳液區(qū)域。4.將表面活性劑分別換為 CTAB 和 SDS，以同樣的方法測(cè)定 W/O 微乳液區(qū)域。根據(jù)微乳液體系中各組分的相對(duì)含量繪制擬三元相圖。4 影響微乳液影響微乳液 W/O 區(qū)域范圍的因素區(qū)域范圍的因素4.1 表面活性劑的影響表面活性劑的影響 以 TX-10 為表面活性劑時(shí)，W/O微乳液區(qū)域明顯較大(見圖1)。這是因?yàn)?TX-10 分子在 W/O 相界面上可以取趨于“平躺”方式排列，因而水核可以包容更多的水分子。 當(dāng)表面活性劑為 CTAB 體系時(shí)，因其碳鏈長(zhǎng)，又帶有電荷，所以它結(jié)合油和水的能力較

5、強(qiáng)，降低界面張力有效。但根據(jù)定向楔理論，CTAB 的極性基團(tuán)體積較大，更傾向于穩(wěn)定 O/W 型微乳液。在形成W/O 型微乳液時(shí)，水核所能包容的水量較少。在圖1中以 CTAB 為表面活性劑時(shí)，微乳液的 W/O 微乳液區(qū)域較小。4 影響微乳液影響微乳液 W/O 區(qū)域范圍的因素區(qū)域范圍的因素4.2 鹽溶液的影響鹽溶液的影響 圖2是用0.1 mol L1的硝酸鑭溶液代替純水得到的CTAB/正戊醇/正戊烷/水微乳液的擬三元相圖。由該圖可知，W/O 微乳液區(qū)域比以純水為分散相時(shí)略有增大。這是因?yàn)榧尤虢饘傧跛猁}具有兩種相反的作用：一方面離子強(qiáng)度增大，削弱了極性頭之間的斥力，有利于表面活性劑分子取極性基團(tuán)與

6、W/O 界面垂直的方向密集排列，使得界面膜更穩(wěn)定，利于增溶更多水相；另一方面，由于鹽析作用，CTAB的親水性減弱，不利于微乳液增溶更多水相，而且加入的陽離子的電荷數(shù)愈高，這種影響愈大12。在圖2中，CTAB/正戊醇/正戊烷/水溶液的 W/O 微乳液區(qū)域較使用純水時(shí)變大，可見上述前一種效應(yīng)較強(qiáng)。4 影響微乳液影響微乳液 W/O 區(qū)域范圍的因素區(qū)域范圍的因素4.2 鹽溶液的影響鹽溶液的影響 圖 3 是加入0.1 mol L1的硝酸鑭溶液時(shí)，TX-10/正戊醇/正戊烷/水的擬三元相圖，與以純水為分散相比較，W/O微乳液區(qū)域變化不大。 由于非離子表面活性劑 TX-10 主要通過其親水基與水之間的氫鍵作

7、用來穩(wěn)定微乳液，鹽溶液的加入也對(duì)體系有兩種相反的影響：一方面使表面活性劑臨界膠束濃度降低，有利于微乳液溶水量的增大；另一方面，鹽析作用使表面活性劑的親水性下降，引起微乳液區(qū)域面積的減小。由圖4可知，這兩種相反作用對(duì)微乳液溶水量的影響基本相當(dāng)。由此可見，非離子型表面活性劑的溶水量大于陽離子和陰離子型表面活性劑，而且鹽溶液對(duì)它的影響小于另兩種表面活性劑。4 影響微乳液影響微乳液 W/O 區(qū)域范圍的因素區(qū)域范圍的因素4.3 助表面活性劑的影響助表面活性劑的影響 以 TX-10 為表面活性劑，分別以正己醇、正戊醇和正庚醇為助表面活性劑得到的微乳液擬相圖如圖5所示。從該圖中可以看出，當(dāng)以 TX-10 為

8、表面活性劑，以正戊醇為助表面活性劑時(shí) W/O 的面積最大。這是因?yàn)楫?dāng)醇的碳鏈長(zhǎng)與油的碳鏈長(zhǎng)之和與表面活性劑非極性基碳鏈長(zhǎng)度相當(dāng)時(shí)，醇和表面活性劑分子在油水界面的排列較為整齊，形成的混合膜更牢固，因而溶水量更大，形成的微乳區(qū)域也就較大。4 影響微乳液影響微乳液 W/O 區(qū)域范圍的因素區(qū)域范圍的因素4.4 溫度的影響溫度的影響 溫度對(duì) TX-10/正己醇/正戊烷/水微乳液體系的影響如圖 5 所示。由該圖可知，溫度對(duì)微乳液 W/O區(qū)域的變化影響顯著。隨著溫度的升高，微乳液體系的W/O區(qū)域顯著減小。這是由于雖然表面活性劑TX-10易于與水分子形成氫鍵，但氫鍵的強(qiáng)度會(huì)隨溫度升高而下降，使表面活性劑的親水性降低，從而使其形成 W/O 微乳液體系的能力減弱。5 總結(jié)總結(jié)以 TX-10、SDS 和 CTAB 為表面活性劑，正戊醇、正己醇和正庚醇為助表面活性劑，正戊烷為油相，可以自發(fā)形成 W/O 型微乳液。這幾種微乳液的水核半徑在 2 nm 至 5 nm，可以作為制備納米粒子的超微反應(yīng)器。隨著溫度的升高，微乳液的W/O 區(qū)域顯著