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1、49应化张健,微乳液法制备纳米材料的研究进展,了解更多,http:/ 汨罗江Di老黄牛,1.微乳液法简介 2.微乳液体系的选择及影响粒子尺寸的因素 3.微乳液法制备纳米微粒的基本原理及研究进展,微乳液是指两种相对不互溶的液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定、各向同或半透明的粒径大小在10100nm 的分散体。根据分散相与连续相的不同,微乳液可分为“油包水(W/ O) ”和“水包油(O/ W) ”两种类型,和普通乳状液不同,微乳液的形成是自发的,不需要能量。,1.微乳液法简介,由于反胶束微乳液(W/ O) 的液滴直径小,液 滴分散性好,液滴内部的水相是很好的化学反应 环境,而且液滴大小和形状可
2、以人为控制,从而控 制产品粒子的粒径、粒径分布和形状。与传统的 制备方法相比,反胶束微乳液法制备纳米微粒还 具有实验装置简单,操作容易等优点,所以这种方 法被广泛地应用于制备多种无机功能纳米材料。,只有选择合适的表面活性剂、助表面活性剂、油和水溶液的比例,才能制备出所需的纳米材料。一般情况下,首先固定油的含量,选择不同的表面活性剂和助表面活性剂的比例,然后向体系中加水,得到最合适的表面活性剂和助表面活性剂的质量比。然后,固定表面活性剂和助表面活性剂的比例(设其混合质量为mS ) ,分别按mS :mO (油的质量) 为1 :9 、2 :8 、3 :7 、4 :6 、5 :5 、6 :4 、7 :
3、3 、8 :2 9 :1 的比例混合成乳状液,然后向乳状液中加水,作出拟三元相图。从而确定制备纳米材料所用的合适的微乳液体系。,2 .微乳液体系的选择及影响粒子尺 寸的因素,微乳液中，微小的“水池”(water p001)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，其大小可控制在几到几十纳米之闻。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“准相”(pseduophase)。这种特殊的微环境，或称为“微反应器”(microreactor)已被证明是多种化学反应，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
4、。,3.微乳液法制备纳米微粒的基本原理及研究进展,微乳颗粒在不停地做布朗运动，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键可以互相渗入。与此同时，“水池”中的物质可以穿过界面进人另一种颗粒中。例如，由阴离子表面活性剂构成的微乳液的电导渗滤现象(percolation phenomenon)就是由于“水池”中的阳离子不断穿过界面，在颗粒间跃迁时所形成的长程导电链所致。微乳液的这种物质交换的性质使“水池”中进行的化学反应成为可能。,自Boutonnet等【14 J首次用微乳液制备出Pt、Pd、Rh、Ir等单分散金属纳米微粒以来，该法已受到了极大的重视_1“。归纳起来，用微乳液法
5、制备出的纳米微粒有以下几类： (1)金属纳米微粒。除Pt、Pd、Rh、Ir外，还有Au、Ag、Mg、Cu、 Gd等； (2)半导体材料CdS、PbS、CuS等； (3)Ni、Co、Fe等金属的硼化物； (4)si02、F岛03等氧化物； (5)agCl、AuCl3-等胶体颗粒； (6)CaOD3、Bac03等的金属碳酸盐； (7)磁性材料BaFel2019； (8)聚合物纳米粒子等。,微乳液制备纳米微粒还可用一些改进的方法。例如，以AOTsodium 10is-(2- ethylhexyl)sulfosuecirmte为表面活性剂的微乳液制备CdS纳米微粒时，如在微乳液中加入六甲基磷酸酯(he
6、xamethyrlphosphate，I-IMP)作为保护剂时，纳米微粒的大小分布更均一“。同样在用AOT微乳液制备CdS纳米微粒时如果一份微乳液的“水池”中溶人S2，而另一份并不是直接将Cd2+溶人“水池”中，而是以少量的表面活性剂(AOT)2Cd(即以cd取代AOT中的Na)与AOT混合使用时，得到的纳米微粒的大小也变得更加均一。,在以微乳液制备纳米微粒时，可以用到的 表面活性剂有： (1)阴离子表面活性剂，如AOT、SDS； (2)阳离子表面活性剂， CTAB(cetykrimethydamonium bromide) (3)非离子表面活性剂，如Triton X一100分子式为CH3C(
7、CH3)2CH2C(CH3)2C6,H4(OCH2CH2)9.5 0H、C12E5(dodeeyI-pentaethyleneglyeolether)和C12E7(dodecy一nepta-ethyleneglyeobether)等。显然，表面活性剂的选择和微乳液的组成对合成的纳米微粒的性质和质量均是至关重要的。,周海成等24 在Triton X - 100/ 环己烷/ 正戊醇/ 水溶液微乳液体系中,研究了反应物的相对浓度对产物形貌的影响。结果表明, 当 Ag + Br - = 1 时,可以得到均一的AgBr 纳米颗粒,随着W0 ( H2 O / Triton X - 100 ) 增大,颗粒尺
8、寸有所增大;当Ag + Br - = 1 2. 53 之间时,可以合成直径在30nm 左右的弯曲的AgBr纳米线。由此可见,选择不同的反应物相对浓度可以调控产物的形貌,这为合成其它体系理想形貌的目标产物提供了一种可行的方法。,在同样的微乳液体系中,周海成等25 制得了CaSO4纳米棒(线) 。结果表明,改变W0 值可以改变所得纳米棒的长度,当W0 = 10 时所得纳米棒最长。同时当W0 及其它条件不变时,改变反应物浓度可明显影响CaSO4 纳米棒(线) 的尺寸大小与结晶度。,J unhua Xiang 等以SDS/ 正己醇/ 正己烷/ 水微乳液法和水热合成法相结合,合成出形状可控的PbS 纳米
9、晶体,包括纳米粒子、纳米管和纳米线。并研究了不同硫源和不同反应温度对产物形貌的影响,结果表明,室温下产物为57 nm的PbS 粒子,当反应温度升高到120 时,产物为直径2040nm 的PbS 纳米线;同时改变硫源还可以制得不同结构的PbS 纳米粒子。,。,反胶束微乳液作为制备纳米材料的微反应器已经显示了其独特的优点,不仅制备过程简单,操作容易,反应条件温和,而且可以实现对粒子尺寸和形貌的控制。另外,可以把微乳液法和水热法或溶胶凝胶法相结合,使各制备方法形成互补,合成出理想结构的纳米材料。,参考文献 (1).宋平方. 朱启安. 王树峰. 反相微乳液法合成纳米钛酸钡球形颗粒. 无机化学学报.2006 ,22 (2) :355 358 (2).姚渊. 李冬梅. 桑文斌等. 微乳液法制备二氧化硅包覆ZnS :Mn / CdS 纳米晶. 人工晶体学报.2006 ,35 (2) : 400 -403 (3).公瑞煜.官文超.微乳液及纳米微粒的微乳液制备法.华中科技大学化学系 (4).周德璧，屠赛琦，任志伟，陈云兰 .微乳液法合成 Fe-Co-Ni合金纳米微粒.中南大学学报(自然科学版).第38卷第4期.2007 年8 月,
