表面活性剂在纳米材料制备中的应用

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1、第25卷第4期佳木斯大学学报(自然科学版)Vol.25No.42007年07月JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition)July2007文章编号:1008-1402(2007)04-0471-03①表面活性剂在纳米材料制备中的应用1,21,2王海波,孙青竹(1.攀枝花学院材料工程系,四川攀枝花617000;2.钒钛材料与复合技术四川省重点实验室,四川攀枝花617000)摘要:综述了表面活性剂的分散机制及其在纳米材料制备中的分散作用;介绍了表面活性剂在几种制备纳米

2、材料方法中的应用情况.关键词:表面活性剂;纳米材料;制备;分散;机制中图分类号:TB383文献标识码:A纳米材料通常是指微观结构至少在一维方向效果会更好.这种联合机制的势能曲线没有第一极上为纳米尺度的各种固态材料,其晶粒或颗粒尺寸小值,双电层在较长距离上提供一较高的位垒,而[2]在1～100nm数量级,具有一系列特异的光学、热学、在小范围内位阻稳定阻止粒子相互接触.电学及磁学等方面特性.随着物体尺寸的减小,其比表面积和比表面能增大,极易发生粒子间的团聚,而形成二次粒子,使粒径变大,失去纳米粉体所具备的功能.因此,在制

3、备和后处理纳米材料过程中,如何克服微粒团聚现象无疑是保持其性能的关键.下面将介绍表面活性剂的分散机制及其在纳图1空间位阻稳定机制示意图米粉体分散中的应用.2表面活性剂在纳米材料制备中的应用1表面活性剂的分散机制由于表面活性剂的静电斥力稳定作用和空间1)静电稳定机制位阻稳定作用,表面活性剂在制备纳米材料的过程在粉体悬浮液中加入分散剂,可降低固、液之中被广泛应用于控制纳米材料的团聚状态.下面介间的界面张力,有效润湿颗粒.以水性分散介质为绍表面活性剂在几种纳米材料制备方法中的应用.例,分散剂亲油性基团吸附于固体粒子表面,亲

4、水基团为水介质溶剂化,并扩展到水相介质中,由此2.1沉淀法围绕粒子形成一个带电荷的保护屏障,双层包围粒[1]将表面活性剂应用于沉淀法中,可有效的防止子,粒子之间产生静电斥力,使分散体稳定.[3-5]沉淀过程中胶粒的聚集,有效抑制团聚,还可2)空间位阻稳定机制[6]以缩短反应时间,在高温煅烧下还可以得到纯度空间位阻稳定机制通过加入高分子聚合物(分[7]散剂),使其一端的官能团与胶体发生吸附,另一端较高的产物.溶剂化链则伸向介质中,形成阻挡层,阻挡胶粒之笔者在沉淀法制备羟基磷灰石的实验中加入间的碰撞、聚集和沉降(见图1)

5、.PEG,在羟基磷灰石表面包覆形成空间位阻效应,3)静电位阻稳定机制在烘干过程中防止了硬团聚的发生,并在随后的煅[8]静电位阻稳定机制也叫电空间稳定,其静电部烧过程中抑制温度对羟基磷灰石形貌的影响.分来源于粒子表面的静电荷或(和)与定位聚合物改进传统的沉淀法,利用卵磷脂形成囊泡时产联系的电荷,所用高聚物叫聚电解质.因为既有双生的特殊反应环境限制羟基磷灰石(HAP)晶体的[9]电层稳定机制,又有空间位阻稳定机制,此种稳定生长,可得到纳米HAP粉体.①收稿日期:2007-04-25作者简介:王海波(1979-),男,黑龙

6、江虎林人,工学硕士.472佳木斯大学学报(自然科学版)2007年[16]磨时间.2.2微乳液法笔者在球磨羟基磷灰石粉末时加入了十六烷微乳液通常由表面活性剂、助表面活性剂,油基三甲基溴化铵,结果如图3所示,加入表面活性和水或电解质水溶液组成的透明、各向同性的热力剂后不仅缩短了球磨时间,与未加入表面活性剂的学稳定体系.它是利用金属盐和一定的沉淀剂形成式样相比,粒子尺寸明显减小.微乳状液,在较小的微区内控制胶粒成核和生长,热处理得到纳米粒子.图3表面活性剂作为球磨助剂的作用许育东等在对TiN粉体系进行超声分散时加入了不同的

7、表面活性剂,分散效果明显,非离子型表面活性剂的分散效果优于阴离子型表面活性[17]剂.利用改进胶体磨进行机械粉碎的方法,在添加图2表面活性剂对羟基磷灰石的分散作用而且此法制备的粉体单分散性好,团聚趋势表面活性剂T154和通入氩气保护的情况下,制备[18]出平均粒径约为60nm的WS2粒子.小.但由于粒子的表面包裹一层或几层表面活性剂分子,实际应用时存在如何解除表面所覆盖的表面2.4溶胶-凝胶法[10]活性剂分子的问题.表面活性剂在溶胶-凝胶法中主要为作为分潘庆谊研究了阴离子表面活性剂类型及阳离散剂和模板剂应用.子表面

8、活性剂对纳米SnO2材料平均晶粒度的影采用溶胶-凝胶技术,利用表面活性剂作为分响,得到平均颗粒尺寸<20nm,平均晶粒度只有[19][11]散剂可以控制材料的生长,同时起到表面修饰6nm左右的均分散SnO2.[20]的作用,得到球形纳米颗粒.利用的表面活性剂反胶团体系制备出的SiO2以表面活性剂为模板剂,通过溶胶-凝胶途径超细颗粒明显优于用传统