陕西科技大学材料学院纳米材料补充微乳液法.ppt

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1、研究背景和进展早期人们认为：油和水不能完全混溶，但可以形成不透明的乳状液分散体系1928年美国化学工程师Rodawald在研制皮革上光剂时意外地得到了“透明乳状液”1943年Hoar和Schulman证明了这是大小为8～80nm的球形或圆柱形颗粒构成的分散体系1958年Schulman给它定名为微乳液（microemulsion），意思是微小颗粒的乳状液60-90年代，微乳液的理论方面得到一定程度的发展90年代以来微乳液的应用研究得到快速发展乳液法：利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液，从乳液

2、中析出固相，这样可使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内，从而可形成球形颗粒，又避免了颗粒之间进一步团聚。方法的关键：使每个含有前驱体的水溶液滴被一连续油相包围，前驱体不溶于该油相型乳液中，也就是要形成油包水（w/O)型乳液。特点：非均相的液相合成法，具有粒度分布较窄并且容易控制乳液法概述内容微乳液基本原理影响微乳法制备无机纳米材料的因素微乳法合成无机纳米材料结论定义：微乳液是由两种互不相溶液体在表面活性剂的作用下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明的液体分散体系，分散相直径约为1-100

3、nm。1微乳液基本原理O/WW/OW亲水端亲油端习惯上将不溶于水的有机物称油，将不连续以液珠形式存在的相称为内相，将连续存在的液相称为外相。检验水包油乳状液加入水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相。加入油溶性的染料红色苏丹Ⅲ，说明油是不连续相。表面活性剂头基链尾亲水基亲油基直链或支链碳氢链或碳氟链正、负离子或极性非离子2乳状液的类型转化O/W型和W/O型乳状液相互转化的现象，通常称为反相。外加物质（乳化剂、电解质等）增加内相物质使其体积超过一定值（74.02%）环境条件（温度等）3微乳液体系组成：有机溶剂：C6-C8

4、直链烃或环烷烃表面活性剂：阴离子(AOT)，阳离子(CTAB十六烷基三甲基溴化铵)非离子(TritonX（聚氧乙烯醚类）)助表面活性剂：脂肪醇，胺水溶液作用：(1)增加表面活性，降低油水界面张力(2)阻止液滴聚集，提高稳定性作用：（1）降低界面张力；（2）增加界面膜的流动性；（3）调整表面活性剂HLB值(表面活性剂的亲水性)。广泛用于微乳状液的制备，且不需要使用助剂(琥珀酸-2-乙基己基磺酸钠)增加柔性，减少微乳液生成时所需的弯曲能，使微乳液液滴易生成“水池”微小的“水池”尺度小且彼此分离，因而构不成水相，通常称之为

5、“准相”。作用：这种特殊的微环境，或称“微反应器”是多种化学反应，如酶催化反应、聚合物合成、金属离子与生物配体的络合反应等的理想的介质，且反应动力学也有较大的改变。微乳颗粒在不停地作布朗运动，不同颗粒在互相碰撞时，组成界面的表面活性剂和助表面活性剂的碳氢链可以互相渗入。与此同时，“水池”中的物质可以穿过界面进入另一颗粒中。定义：微乳液中，微小的“水池”被表面活性剂和助表面活性剂所组成的单分子层界面所包围而形成微乳颗粒，其大小可控制在几十至几百个埃之间。将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中一定条件下混合两种反

6、应物通过物质交换而彼此遭遇，产生反应，纳米微粒可在“水池”中稳定存在通过超速离心，或将水和丙酮的混合物加入反应完成后的微乳液中等办法使纳米微粒与微乳液分离以有机溶剂清洗以去除附着在微粒表面的油和表面活性剂在一定温度下进行干燥处理，即可得到纳米微粒的固体样品4纳米微粒的微乳液制备法原理将微乳液“水池”作为“微反应器”，利用微乳液“水池”间可以进行物质交换的原理制备纳米粉体在微乳液界面强度较大时，反应产物的生长将受到限制。如微乳颗粒大小控制在几十个埃，则反应产物以纳米微粒的形式分散在不同的微乳液“水池”中。W/O型微乳夜

7、中超细颗粒形成的机理(1)两种微乳液混合两微乳液A、B混合碰撞聚结形成AB沉淀反应物A反应物B混合两个微乳液液滴间碰撞传质发生化学反应形成沉淀先配制微乳液A和B,A的水相为Fe3+和Sn4+、Au3+的混合溶液,B的水相为氨水溶液(其中表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚含量为32.8%(质量分数,下同)、油相环己烷含量为43.8%、助表面活性剂正己醇含量为16.4%、水相含量为7%).剧烈搅拌下将B慢慢加入A中,继续搅拌2h后,用高速离心机分离(10000r/min,20min),沉淀物用无水乙醇洗涤数次,再用去离子水洗涤

8、,直至无Cl-检出干燥,得氧化铁前驱体,经400℃下灼烧1h后得到氧化铁粉体1粉体的制备(2)向微乳液中直接加还原剂或气体还原剂MicroemulsioncontainingreactantA或气体将气体鼓入阳离子可溶盐（微乳液）发生反应后形成氢氧化物或氧化物沉淀将还原剂加入到可溶金属盐（微乳液）发生还原反应后形成金属沉淀反应物A加入反应物B发