表面与胶体练习1.doc

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1、分散体系：分散相物质分散于分散介质中所形成的微不均匀体系胶体分散体系：高度分散的分散体系，分散相颗粒大小通常为1nm~1μm粗分散体系：分散相颗粒大小>1μm憎液胶体(lyophobiccolloids)——溶胶热力学不稳定亲液胶体(lyophiliccolloids)——大分子溶液缔合胶体(associationcolloids)——胶束等热力学稳定数均直径-显微镜法面均直径-吸附实验体均直径-密度测量dA/dn→多分散度数均分子质量-渗透压法重均分子质量-光散射法Z均分子质量-沉降平衡法Mw/Mn→多分散度胶体纳米粒子的特性表面效应–表面原子占大多数量子尺寸效

2、应-(1)金属费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级的现象；(2)半导体出现不连续的价带与导带能级并且二者间能隙变宽的现象。小尺寸效应-随纳米粒子粒径减小，熔点降低，临界超导温度升高、磁有序态向磁无序态转变、等离子共振吸收峰发生移动、声子谱发生改变、构成的纳米块材力学性能改善宏观量子隧道效应、介电限域效应等得到稳定憎液胶体的条件：(1)分散相在介质中的溶解度很小(2)有稳定剂存在制备方法：分散法：将大块物质分割为胶体粒子——用于制备粗分散体系1机械研磨2超声分散法-广泛用于制备乳状液3电分散法-用于制备金属溶胶4胶溶法-使新生成的胶体聚沉物重新转化为溶胶凝

3、聚法使分子或离子凝聚成胶体大小的粒子—用于制备胶体分散体系1物理法-更换溶剂或改变温度使胶体粒子析出2化学法-利用复分解、水解、氧化还原等反应形成不溶化合物凝聚法制备溶胶原理：胶体粒子的形成分为两个阶段：晶核形成与晶体生长溶胶的纯化：渗析、超过滤单分散胶体的制备：均匀沉淀法-要求稀溶液和较长反应时间（强制水解、沉淀剂受控释放、金属配合物分解或还原、醇盐水解法）双注入沉淀法能够迅速合成相对较高浓度的均匀胶体凝胶-溶胶转化法-首先形成一个前体凝胶骨架，再以其作为反应介质和反应离子源转化成为致密的胶体粒子。特点：凝胶骨架组织粒子聚结，通过稳定释放反应离子来维持适当的过饱

4、和浓度球形纳米粒子的合成受控沉淀法：特定金属前体在适当的稳定剂（包覆剂或配体）控制下的沉淀过程常用的稳定剂：表面活性剂、聚合物、硫醇，长链有机膦、脂肪胺、脂肪酸微乳液法（反胶束法）：W/O型微乳液（反胶束）的水核能够增溶水溶性反应物，构成一个纳米尺度的微反应器。影响粒子大小的因素i)反胶束液滴大小ii)界面膜弹性iii)反应物浓度水热法/溶剂热法水（溶剂）热反应：高温高压下在水溶液（溶剂）或蒸气中进行的反应纳米粒子的形貌调控：通过有机分子在晶体表面选择性吸附，或控制晶体生长的动力学过程来控制胶体粒子形貌。纳米晶形貌的决定因素：(i)初始晶核的晶相(ii)表面能及包

5、覆剂(iii)动力学与热力学生长区域核壳型/空壳型胶体粒子主要合成方法：硬模板法：表面化学沉积表面层层组装软模板法：以液滴、乳状液、胶束、气泡等软物质作为模板直接合成空壳粒子反应性前体模板法：利用能发生化学反应的前体为模板合成形貌得以保持的中空粒子（金属置换反应Kirkendall效应氧化蚀刻法）无模板法：初级粒子的自组装Ostwald熟化过程的利用扩散：物质由高浓区自发地向低浓区迁移的过程Fick第一定律：单位时间内沿x方向扩散通过截面积A的物质量可表示为D为扩散系数（m2·s-1）未假定粒子形状；对于分子扩散和胶粒扩散均可适用f-阻力系数Einstein第一扩

6、散公式Fick第二定律：任何一点浓度随时间的变化与该处浓梯随距离的变化成正比V为偏微比容(单位：cm3/g)布朗运动的本质：粒子不断受到作热运动的液体分子的撞击，对单个粒子，各方向运动几率均等。在浓度较高区域，必然是“出多进少”→向低浓区扩散某一时间间隔内在某一方向上的平均位移（均方根位移）：沉降：力场作用下的定向运动→使粒子浓集（离心场-速度法/平衡法重力场）Stokes沉降公式（由重力和阻力平衡推导得）：适用条件：（1）球形粒子，刚性，未溶剂化；（2）沉降速度慢，保持层流；（3）浓度稀，粒子间无相互作用；（4）粒子不能太小，液相可看作连续介质适用的粒子大小：0

7、.1~100μm意义：（1）可测粒子大小（沉降天平）（2）可测密度差（浮子密度计）（3）可测粘度（落球式粘度计）由P-t沉降曲线求算粒度分布Svedberg公式：S-沉降系数，代表单位离心场中的沉降速度，1Svedberg=10-13s注意：(1)不限形状，直接求出粒子质量(2)假定粒子间无相互作用，是理想公式，须作浓度外推(3)须知D值，是间接方法，但得到的是干分子量平衡法：优点：不需D值，是独立方法缺点：(1)耗时长，分子量不能太大；(2)不能测分子量分布，只能给出平均分子量；(3)不能提供粒子形状方面的信息光散射：一个光束通过介质时在入射光方向以外的各个方向

8、上也能观察