表面活性剂与纳米材料的制备

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------表面活性剂与纳米材料的制备表面活性剂与纳米催化材料的制备摘要：随着纳米技术的发展，发现与合成新型的、高质量、性能优异的纳米结构材料成为多学科交叉研究的热点。本论文首先介绍了纳米催化材料的在催化应用方面的优异特性及其制备方法，其次介绍了在纳米催化材料制备中用到的表面活性剂的性质，最后介绍了表面活性剂在纳米催化材料制备中所起的重要作

2、用。关键词：表面活性剂纳米材料一、研究背景纳米材料出现许多既不同于宏观体系，也不同于微观体系的奇异性能，比如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使其得到越来越多的关注。在催化方面，纳米材料也有很大的用武之地，由于纳米材料极小的尺寸，导致其具有很大的比表面积，更多的活性位将会暴漏出来，显现极高的催化活性。另外，纳米粒子的表面原子所处晶体场环境及结合能与内部原子不同，存在较多的悬空键，具有不饱和性质，活性很高，使其极易与其他原子或者分子发生相互作用，尤其是在催化方面，能够很好的活化反应分子，降低活化能，

3、极大的提高反应速率。而合成形貌可控的纳米金属结构的方法中，有些会涉及到了表面活性剂的使用。二、纳米催化材料特性及其制备方法区别于一般催化剂，纳米催化剂表现出如下这些特性:——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------(1)表面特性:在纳米催化剂颗粒中，由于表面原子与总原子周边缺少相邻原子，因而出现许

4、多悬空键，显示出不饱和性，极易与其它原子结合而稳定下来[1]。当颗粒直径较接近原子直径时，催化剂表面原子占总原子的百分比急剧增加，催化剂的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大，具有很强的化学活性。(2)吸附特性:氧在纳米催化剂上的吸附则更为明显，几乎所有的纳米颗粒在有氧条件下都能够发生氧化反应，即使是热力学上稳定性很好的贵金属，经纳米技术处理也能发生氧化反应。氢在催化剂上的吸附方式将对催化反应起着至关重要的作用。氢在某些过渡金属纳米催化剂表面呈解离吸附，这对催化部分有机化合物的还原有很好的促进作用。如，镍铝骨架负载高

5、分散性镍所制成的雷尼镍纳米催化剂，呈现了对有机化合物还原反应非常高的活性与选择性。(3)选择特性:纳米催化剂可以提高反应效果，控制反应速率。不同粒径的同种纳米催化剂可用于控制不同反应的选择性催化。例如硅负载纳米镍催化剂对丙醛的氧化反应表明，采用粒径在5nm以下的镍催化剂，反应的选择性会发生急剧变化，醛分解反应可以得到有效抑制，而生成乙醇的转化率急剧变大;用粒径小于2nm的纳米银催化剂氧化C2H4，产物为CO2和H2O，而当银催化剂的粒径大于20nm时，主要产物则变成C2H40。显然，纳米材料的设计合成是直接关系到催化

6、性能否取得突破性提高的关键问题。制备工艺和方法对所制备出的纳米材料的结构和性能有很大影响,展设计、合成纳米材料的新途径和新方法,已成为纳米——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------材料研究过程中的热点问题之一。纳米材料的制作方法繁多，主要包括化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、微乳液法、非晶晶化法、高

7、能球磨法、激光诱导气相沉积法、自组装法、电沉积和液相法等。无论是单一的纳米颗粒还是符合纳米颗粒均可以通过以上的方法得到。二、表面活性剂表面活性剂是一种具有亲水基和亲油基结构并具有降低表面张力、减小表面能、乳化、分散、增溶等一系列优异性能的化学物质,在工业、农业、卫生和科学技术部门的应用可起到改进生产工艺、降低能耗、节约能源等作用,几乎渗透到一切技术部门，它是精细化工的重要产品,素有“工业味精”之称。表面活性剂是由亲水基团和亲油基团两部分组成的具有两亲性质的两亲分子。根据亲水基团的类型,表面活性剂可分为阴离子型、阳离子

8、型、非离子型和两性离子型。无论是任何种类的表面活性剂,其结构都是由性质不同(亲水性和亲油性)的两部分组成,一部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团,另一部分为亲水疏油的极性基团，这两部分分别处于表面活性剂的两端。表面活性剂的这种结构决定了它在溶液中的主要聚集状态有:胶束、反胶束、微乳、液晶和囊泡[2,3]。当表面活性剂的浓度超过它的临界胶束浓