微乳液法制備納米材料

微乳液法制備納米材料第1頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六了解更多/u/1951030530汨羅江Di老黃牛第2頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六1.微乳液法簡介2.微乳液體系的選擇及影響粒子尺寸的因素3.微乳液法制備納米微粒的基本原理及研究進展

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微乳液是指兩種相對不互溶的液體在表面活性劑作用下形成的熱力學穩(wěn)定、各向同或半透明的粒徑大小在10～100nm的分散體。根據(jù)分散相與連續(xù)相的不同,微乳液可分為“油包水(W/O)”和“水包油(O/W)”兩種類型,和普通乳狀液不同,微乳液的形成是自發(fā)的,不需要能量。1.微乳液法簡介第4頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六由于反膠束微乳液(W/O)的液滴直徑小,液滴分散性好,液滴內部的水相是很好的化學反應環(huán)境,而且液滴大小和形狀可以人為控制,從而控制產品粒子的粒徑、粒徑分布和形狀。與傳統(tǒng)的制備方法相比,反膠束微乳液法制備納米微粒還具有實驗裝置簡單,操作容易等優(yōu)點,所以這種方法被廣泛地應用于制備多種無機功能納米材料。第5頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

只有選擇合適的表面活性劑、助表面活性劑、油和水溶液的比例,才能制備出所需的納米材料。一般情況下,首先固定油的含量,選擇不同的表面活性劑和助表面活性劑的比例,然后向體系中加水,得到最合適的表面活性劑和助表面活性劑的質量比。然后,固定表面活性劑和助表面活性劑的比例(設其混合質量為mS),分別按mS:mO(油的質量)為1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:29:1的比例混合成乳狀液,然后向乳狀液中加水,作出擬三元相圖。從而確定制備納米材料所用的合適的微乳液體系。2.微乳液體系的選擇及影響粒子尺寸的因素第6頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

微乳液中，微小的“水池”(waterp001)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，其大小可控制在幾到幾十納米之聞。微小的。水池”尺度小且彼此分離，因而構不成水相，通常稱之為“準相”(pseduophase)。這種特殊的微環(huán)境，或稱為“微反應器”(microreactor)已被證明是多種化學反應，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。3.微乳液法制備納米微粒的基本原理及研究進展第7頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

微乳顆粒在不停地做布朗運動，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鍵可以互相滲入。與此同時，“水池”中的物質可以穿過界面進人另一種顆粒中。例如，由陰離子表面活性劑構成的微乳液的電導滲濾現(xiàn)象(percolationphenomenon)就是由于“水池”中的陽離子不斷穿過界面，在顆粒間躍遷時所形成的長程導電鏈所致。微乳液的這種物質交換的性質使“水池”中進行的化學反應成為可能。第8頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

自Boutonnet等【14J首次用微乳液制備出Pt、Pd、Rh、Ir等單分散金屬納米微粒以來，該法已受到了極大的重視_1“。歸納起來，用微乳液法制備出的納米微粒有以下幾類：(1)金屬納米微粒。除Pt、Pd、Rh、Ir外，還有Au、Ag、Mg、Cu、

Gd等；(2)半導體材料CdS、PbS、CuS等；(3)Ni、Co、Fe等金屬的硼化物；(4)si02、F島03等氧化物；(5)agCl、AuCl3-等膠體顆粒；(6)CaOD3、Bac03等的金屬碳酸鹽；(7)磁性材料BaFel2019；(8)聚合物納米粒子等。第9頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

微乳液制備納米微粒還可用一些改進的方法。例如，以AOT[sodium10is-(2-ethylhexyl)sulfosuecirmte]為表面活性劑的微乳液制備CdS納米微粒時，如在微乳液中加入六甲基磷酸酯(hexamethyrlphosphate，I-IMP)作為保護劑時，納米微粒的大小分布更均一“。同樣在用AOT微乳液制備CdS納米微粒時如果一份微乳液的“水池”中溶人S2，而另一份并不是直接將Cd2+溶人“水池”中，而是以少量的表面活性劑(AOT)2Cd(即以cd取代AOT中的Na)與AOT混合使用時，得到的納米微粒的大小也變得更加均一。第10頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六在以微乳液制備納米微粒時，可以用到的表面活性劑有：(1)陰離子表面活性劑，如AOT、SDS；(2)陽離子表面活性劑，CTAB(cetykrimethydamoniumbromide)(3)非離子表面活性劑，如TritonX一100[分子式為CH3C(CH3)2CH2C(CH3)2C6,H4(OCH2CH2)9.50H]、C12E5(dodeeyI．-pentaethyleneglyeol—ether)和C12E7(dodecy[一nepta-ethyleneglyeobether)等。顯然，表面活性劑的選擇和微乳液的組成對合成的納米微粒的性質和質量均是至關重要的。第11頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

周海成等[24]在TritonX-100/環(huán)己烷/正戊醇/水溶液微乳液體系中,研究了反應物的相對濃度對產物形貌的影響。結果表明,當[Ag+]∶[Br-]=1時,可以得到均一的AgBr納米顆粒,隨著W0([H2O]/[TritonX-100])增大,顆粒尺寸有所增大;當[Ag+]∶[Br-]=1∶2.5～3之間時,可以合成直徑在30nm左右的彎曲的AgBr納米線。由此可見,選擇不同的反應物相對濃度可以調控產物的形貌,這為合成其它體系理想形貌的目標產物提供了一種可行的方法。第12頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六

在同樣的微乳液體系中,周海成等[25]制得了CaSO4納米棒(線)。結果表明,改變W0值可以改變所得納米棒的長度,當W0=10時所得納米棒最長。同時當W0及其它條件不變時,改變反應物濃度可明顯影響CaSO4納米棒(線)的尺寸大小與結晶度。第13頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六JunhuaXiang等以SDS/正己醇/正己烷/水微乳液法和水熱合成法相結合,合成出形狀可控的PbS納米晶體,包括納米粒子、納米管和納米線。并研究了不同硫源和不同反應溫度對產物形貌的影響,結果表明,室溫下產物為5～7nm的PbS粒子,當反應溫度升高到120℃時,產物為直徑20～40nm的PbS納米線;同時改變硫源還可以制得不同結構的PbS納米粒子。第14頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六。反膠束微乳液作為制備納米材料的微反應器已經(jīng)顯示了其獨特的優(yōu)點,不僅制備過程簡單,操作容易,反應條件溫和,而且可以實現(xiàn)對粒子尺寸和形貌的控制。另外,可以把微乳液法和水熱法或溶膠凝膠法相結合,使各制備方法形成互補,合成出理想結構的納米材料。第15頁，共16頁，2023年，2月20日，星期六參考文獻(1).宋平方.朱啟安.王樹峰.反相微乳液法合成納米鈦酸鋇球形顆粒.無機化學學報.2006,22(2):355–358(2).姚淵.李冬梅.桑文斌等.微乳液法制備二氧化硅包覆ZnS:Mn/CdS納米晶.人工晶體學