（化学工程专业论文）超临界抗溶剂技术（sas）制备醋酸锰纳米粒子的研究.pdf

摘要 超临界抗溶剂过程 ( s a s ) 是一种新兴的微粒化技术，在热敏炸药、 聚合物 微球、 药物、 超导体、 催化剂先驱体以及染料制备等领域具有十分广阔的应用前 景。 二氧化锰是超临界水氧化反应中的良 好催化剂， 它能有效地加速含酚废水的 彻底降解。 本文应用超临界抗溶剂结晶技术制备出二氧化锰催化剂先驱体一醋酸 锰纳米粒子。 本文首先进行了溶剂的选择， 通过物性比较和膨胀曲线的计算确定甲醇作为 s a s过程的溶剂， 测定了c 0 2 / 甲醇二元体系的临界曲线及甲醇在c o : 中的溶解 度，并通过对三元体系存在状态的分析确认s a s 实验方案可行。 s a s 过程研究发现， 由于温度影响流体密度和扩散系数， 其对产品粒子尺寸 的影响呈非单调趋势， 在一定的条件下存在最优值， 而且最优值随着压力的变化 而变化，在 1 6 m p a , 4 8 时，生成的粒子最小。温度也影响粒子形态，稍高于 c o z 临界温度时，粒子是凝胶状结构， 升高温度转变成球状粒子。 压力增大有助于粒径的减小，达到 1 6 mp a时粒子尺寸出现最小值，大于 2 0 m p a 后，由 于c 0 2 扩散系数的降低， 粒径略有增加， 但变化幅度不大， 压力 增大还可以改善粒径分布。 本文同时考察了溶液浓度、 喷嘴尺寸以及混合溶剂对 微粒化过程的 影响。 通过分 析研究， 确定了 适宜的 工艺条 件: 压力 1 6 m p a ， 温 度4 8 c ,溶液浓度 1.5w1%，并采用直径0 . 0 0 4 i n c h 的喷嘴制得了醋酸锰纳米粒 子。 在以上工作的基础上， 本文还从溶液的雾化过程、 c o : 与溶液的双向 扩散过 程、溶质的成核及生长过程等方面对 s a s过程进行了理论分析，讨论了压力、 温度和浓度等工艺参数对最终产品粒子的影响， 认为醋酸锰粒子形成过程遵循一 液滴)对多 ( 微粒)机理。 关键词:超临界抗溶剂，纳米粒子，催化剂先驱体 abs tract s u p e r c r i t i c a l a n t i s o l v e n t ( s a s ) i s a n e w t e c h n i q u e f o r m i c r o n i z a t i o ni n s o me f i e l d s e x p l o s i v e s , p o l y m e r m i c r o s p h e r e s , w i d e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n p r o s p e c t c a t a l y s t p r e c u r s o r s a n d d y e s , s h o w i n g a ma n g a n e s e o x i d e i s a n e f fi c i e n t c a t a l y s t w h i c h c a n e n h a n c e t h e d e g r a d a t i o n o f w a s t e w a t e r c o n t a i n i n g p h e n o l i n s u p e r c r i t i c a l w a t e r o x i d a t i o n r e a c t i o n . i n t h i s p a p e r , s a s i s u s e d t o p r o d u c e m a n g a n e s e a c e t a t e n a n o p a r t i c l e s t h a t i s m a n g a n e s e d i o x i d e p r e c u r s o r . me t h a n o l w a s s i e v e d a s s o lv e n t i n s a s p r o c e s s b y c o m p a r i s o n o f p h y s i c a l p r o p e rt i e s a n d c a l c u l a t i o n o f v o l u m e e x p a n s i o n c u r v e . t h e c r i t i c a l c u r v e o f c o 2 / m e t h a n o l m i x t u re a n d s o l u b i l i t y o f m e t h a n o l i n c o z w e r e a l s o m e a s u r e d r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t i n fl u e n c e o f t e m p e r a t u r e o n p a r t i c l e s i z e ( p s ) w a s n o n - m o n o t o n i c b e c a u s e o f i t s i n fl u e n c e o n fl u i d d e n s i t y a n d d i ff u s i o n c o e f f i c i e n t . min i m u m o f p s a p p e a r e d a t 4 8 c f o r me d u n d e r t h e a p p e a r e d a t h i g h e r a l s o h a d a n i n fl u e n c e o n p a r t i c l e s m o r p h o l o g y . g e la t in o u s s t r u c t u r e w a s c o n d i t i o n n e a r c o i c r i t i c a l t e m p e r a t u r e , w h i l e r e g u l a r s p h e r e p a r t i c l e s i n c r e a s in g p re s s u r e re s u l t e d i n s m a l l e r p s a n d n a r r o w e r p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n ( p s d ) mi n i m u m o f p s a p p e a r e d a t 1 6 mp a . h o w e v e r , w h e n p r e s s u r e e x c e e d e d 2 0 mp a , p s i n c r e a s e d s l i g h t l y b e c a u s e c o z d i f f u s i o n c o e f f i c i e n t b e c a m e s m a l l e r . t h e i n fl u e n c e s o f s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n , n o z z l e s i z e a n d m i x t u r e o f s o l v e n t s o n t h i s p r o c e s s w e re i n v e s t i g a t e d a t t h e s a m e t i m e , a n d m a n g a n e s e a c e ta t e n a n o p a r t i c l e s w e re p r o d u c e d a t s u i t a b l e p r o c e s s p a r a m e t e r s w h i c h w e r e 1 6 mp a , 4 8 0c , 1 .5 w t %. o n t h e b a s i s o f a b o v e w o r k s , t h e o r e t i c a l a n a l y s i s o n s a s w a s p e r f o r m e d i n a t o m i z a t i o n o f s o l u t i o n , d i f f u s i o n i n t w o d i r e c t i o n s b e t w e e n c 0 2 a n d s o l u t i o n , a n d n u c l e a t i o n目 前，利用超临界流体微粒化技术己 经成功地制备出纳米级 颗粒，虽然还没有应用到实际的工业化过程，但已成为今后发展的趋势。根据 超临界流体的溶剂化行为，微粒化技术可划分为超临界溶液快速膨胀、超临界 抗溶剂过程、气体饱和溶液法和膨胀液体有机溶剂降压法。 1 . 2 . 1 超临界溶液快速膨胀 超临 界 溶 液快 速 膨胀( r a p i d e x p a n s i o n o f s u p e r c r it i c a l s o l u t i o n , r e s s ) 制 备超细粒子利用了 溶质在超临界流体中的溶解度随超临界流体密度变化的关 系。它以超临界流体作溶剂，溶解了固体溶质后通过特制的喷嘴进入到低压膨 胀室内，由 于快速的膨胀，超临界流体对溶质的溶解能力急剧下降， 溶质迅速 成核、生 长， 成为 超细粒子沉析出 来， 原理如图1 . 3 所示。 ma t s o n对r e s s 过程进行了 详细的 研究， 认为它可分为三个阶段 2 l : 近似绝热区内 进行的亚音 速膨胀，等嫡区进行的超音速自由 喷出膨胀及射流与膨胀区内气体相互作用析 出超细粒子。 月饱以r 竹心工 口 皿” 姐， 艺n飞月1丁 0 翻 创 肛 1 p 自r a c t 主 节 . s n b z t -. c 叮b o n 通 1 mc i d . 图1 . 3 r e s s 过程示意图 f i g 1 . 3 r e s s e q u ip m e n t c o n c e p t 但是r e s s要求析出的超细粉体必须溶于超临界流体，这在超临界流体的 选择上往往会遇到困难。例如多数极性化合物和高分子聚合物都难溶于超临界 流体， 尤其是c o z ， 这就排除了选择作c o : 为理想的 超临界流体的可能。 鉴于 第一苹文献综述 超临界流体与有机溶剂、固体产品分离容易，洁净、环保，这都是传统的造粒 技术难以比拟的；目前，利用超临界流体微粒化技术已经成功地制备出纳米级 颗粒，虽然还没有应用到实际的工业化过程，但已成为今后发展的趋势。根据 超临界流体的溶剂化行为，微粒化技术可划分为超临界溶液快速膨胀、超临界 抗溶剂过程、气体饱和溶液法和膨胀液体有机溶剂降压法。 1 2 1 超临界溶液快速膨胀 超临界溶液快速膨胀( r a p i de x p a n s i o no f s u p e r c r i t i c a ls o l u t i o n ，r e s s ) 制 备超细粒子利用了溶质在超临界流体中的溶解度随超临界流体密度变化的关 系。它以超临界流体作溶剂，溶解了固体溶质后通过特制的喷嘴进入到低压膨 胀室内，由于快速的膨胀，超临界流体对溶质的溶解能力急剧下降，溶质迅速 成核、生长，成为超细粒子沉析出来，原理如图1 - 3 所示。m a t s o n 对r e s s 过程进行了详细的研究，认为它可分为三个阶段位1 ：近似绝热区内进行的亚音 速膨胀，等熵区进行的超音速自由喷出膨胀及射流与膨胀区内气体相互作用析 出超细粒子。 划燃a 黼蝴：瑚i 璀n 蔓n t 村曩删l 粑 图1 3r e s s 过程示意图 f i g l3 r e s se q u i p m e n tc o n c e p t 但是r e s s 要求析出的超细粉体必须溶于超临界流体，这在超临界流体的 选择上往往会遇到困难。例如多数极性化合物和高分子聚合物都难溶于超i 临界 流体，尤其是c 0 2 ，这就排除了选择作c 0 2 为理想的超临界流体的可能。鉴于 4 第一章文献综述 r e s s 应用的局限性，又开发了超临界抗溶剂( s u p e r c r i t i c a la n t i s o l v e n t s a s ) 过程。 1 2 2 超临界抗溶剂过程 超临界流体代替液体溶剂作抗溶剂是近年提出的，目前对s a s 的研究已超 过r e s s ”1 。在s a s 过程中，先将溶质溶解到合适的溶剂中形成一定浓度的溶 液，然后与s c - c 0 2 接触，发生快速的相互扩散，溶剂体积发生膨胀，对溶质 的溶解能力降低，形成高度的过饱和状态，沉淀析出超细粒子。典型过程如图 1 4 所示。 图14s a s 过程示意图 f i 9 1 4 s a se q u i p m e n tc o n c e p t 与传统的液体抗溶剂过程相比，s a s 具有以下优势：( 1 ) 通过降压实现液 体溶剂与s c c 0 2 的分离，简化了溶剂的纯化过程； ( 2 ) 室温下进行，利于对 热敏性物质的处理：( 3 ) s c c 0 2 对溶剂的萃取减少了有机溶剂在析出颗粒上 的残留；( 4 ) 调节体系压力或温度改变相转变动力学，从而控制颗粒的粒径分 布和形态。 1 2 3 气体饱和溶液法 在气体饱和溶液法( p a r t i c l e sf r o mg a s - s a t u r a t e ds o l u t i o n s s u s p e n s i o n s ，p g s s ) 中，超临界流体作为“溶质”，溶解进纯净熔融的液态物质( 待沉析物质) ， 第章文献综述 形成气体饱和溶液。气体饱和溶液通过喷嘴快速膨胀，混合物迅速冷却( 焦耳一 汤姆逊效应) 至待沉析物质熔点以下，粒子沉析出来。过程示意图如下： 二一二 图1 5p g s s 过程示意图 f i g l ，5 p g s se q u i p m e n tc o n c e p t 1 9 9 5 年，s i e v e r s 进一步发展了p g s s ，将该过程用于水溶性物质的重结晶“1 s c c 0 2 与水溶液混合形成乳液( 或悬浊液) ，降压膨胀后析出溶质。 1 2 4 膨胀液体有机溶剂降压法 幽1 6d e l o s 过程示意图 f i 9 1 6 d e l o s e q u i p m e n tc o n c e p t 在膨胀液体有机溶剂降压法( d e p r e s s u r i z a t i o n o f a ne x p a n d e dl i q u i d 6 第 一章 文献综述 形成气体饱和溶液。 气体饱和溶液通过喷嘴快速膨胀，混合物迅速冷却 焦耳- 汤姆逊效应)至待沉析物质熔点以下，粒子沉析出来。过程示意图如下: 少 一 叫卜吧爪 p r wtx : c 星 c o ., 图1 . 5 p g s s 过程示意图 f i g l 5 p g s s e q u i p m e n t c o n c e p t 1 9 9 5 年， s i e v e r s 进一步发展了p g s s ， 将该过程用于水溶性物质的重结晶 4 1 s c - c o 。 与水溶液混合形成乳液 ( 或悬浊液) ，降压膨胀后析出溶质。 1 . 2 .4 膨胀液体有机溶剂降压法 图1 .6 d e l o s过程示意图 f i g 1 . 6 d e l o s e q u i p m e n t c o n c e p t 在膨胀液体有机溶剂降压法 ( d e p r e s s u ri z a t i o n o f a n e x p a n d e d l i q u i d 第一章 文献综述 o r g a n ic s o lu t i o n , d e l o s ) 中， s c - c o : 充 当 共 溶剂。 首 先， 待 结晶 物质 溶 于 有 机 溶 液， 初 始 过 饱和比 r t = c , / c s c c , 是 溶 液 浓 度， c s 是t w 的 饱 和 浓 度) ; 然 后加入指定摩尔分数的s c - c o : 形成膨胀的液体有机溶液， 其浓度c w 低于溶质 在s c - c 0 2 和 有 机 溶 剂 混 合 物中 的 饱 和 浓 度c s w ， 过 饱和比 (3 w c c w / c s w ) 小 于 1 ;最后通过单向阀，膨胀溶液快速降至常压， 温度也随之迅速降低至 t f ， 形 成高过饱和度，析出粒径分布很窄的细粒子。典型过程示意图如图1 .6 所示。 1 . 3 s a s 的发展及其操作方式 在超临界流体微粒化技术中，超临界抗溶剂制备微粒的研究比较深入，应 用前景较广，有多种不同的过程安排和装置，名称表述虽然不同，但实质都是 采用超临界流体作为抗溶剂， 操作方式有间歇和连续两种。 1 . 3 . 1 s a s的发展 g a ll a g h e r 采 用间 歇 操作【 ， ， ， 将 高 密 度的 压 缩 气体 与 溶 液 混 合， 溶 剂 膨胀 后 溶解能力急剧下降， 达到过饱和状态， 析出 溶质。 这一过程称为 气体抗溶剂( g a s a n t i - s o lv e n t , g a s 结晶，如图1 .7 所示。 c a r bo n d i o x i d e o n 口 f s u b s t a n c e e x p a n d e d s o l ut i o n 图1 . 7 g a s 过程示意图 f i g 1 . 7 g a s e q u ip m e n t c o n c e p t 第一章 文献综述 o r g a n ic s o lu t i o n , d e l o s ) 中， s c - c o : 充 当 共 溶剂。 首 先， 待 结晶 物质 溶 于 有 机 溶 液， 初 始 过 饱和比 r t = c , / c s c c , 是 溶 液 浓 度， c s 是t w 的 饱 和 浓 度) ; 然 后加入指定摩尔分数的s c - c o : 形成膨胀的液体有机溶液， 其浓度c w 低于溶质 在s c - c 0 2 和 有 机 溶 剂 混 合 物中 的 饱 和 浓 度c s w ， 过 饱和比 (3 w c c w / c s w ) 小 于 1 ;最后通过单向阀，膨胀溶液快速降至常压， 温度也随之迅速降低至 t f ， 形 成高过饱和度，析出粒径分布很窄的细粒子。典型过程示意图如图1 .6 所示。 1 . 3 s a s 的发展及其操作方式 在超临界流体微粒化技术中，超临界抗溶剂制备微粒的研究比较深入，应 用前景较广，有多种不同的过程安排和装置，名称表述虽然不同，但实质都是 采用超临界流体作为抗溶剂， 操作方式有间歇和连续两种。 1 . 3 . 1 s a s的发展 g a ll a g h e r 采 用间 歇 操作【 ， ， ， 将 高 密 度的 压 缩 气体 与 溶 液 混 合， 溶 剂 膨胀 后 溶解能力急剧下降， 达到过饱和状态， 析出 溶质。 这一过程称为 气体抗溶剂( g a s a n t i - s o lv e n t , g a s 结晶，如图1 .7 所示。 c a r bo n d i o x i d e o n 口 f s u b s t a n c e e x p a n d e d s o l ut i o n 图1 . 7 g a s 过程示意图 f i g 1 . 7 g a s e q u ip m e n t c o n c e p t 第一章 文献综述 o r g a n ic s o lu t i o n , d e l o s ) 中， s c - c o : 充 当 共 溶剂。 首 先， 待 结晶 物质 溶 于 有 机 溶 液， 初 始 过 饱和比 r t = c , / c s c c , 是 溶 液 浓 度， c s 是t w 的 饱 和 浓 度) ; 然 后加入指定摩尔分数的s c - c o : 形成膨胀的液体有机溶液， 其浓度c w 低于溶质 在s c - c 0 2 和 有 机 溶 剂 混 合 物中 的 饱 和 浓 度c s w ， 过 饱和比 (3 w c c w / c s w ) 小 于 1 ;最后通过单向阀，膨胀溶液快速降至常压， 温度也随之迅速降低至 t f ， 形 成高过饱和度，析出粒径分布很窄的细粒子。典型过程示意图如图1 .6 所示。 1 . 3 s a s 的发展及其操作方式 在超临界流体微粒化技术中，超临界抗溶剂制备微粒的研究比较深入，应 用前景较广，有多种不同的过程安排和装置，名称表述虽然不同，但实质都是 采用超临界流体作为抗溶剂， 操作方式有间歇和连续两种。 1 . 3 . 1 s a s的发展 g a ll a g h e r 采 用间 歇 操作【 ， ， ， 将 高 密 度的 压 缩 气体 与 溶 液 混 合， 溶 剂 膨胀 后 溶解能力急剧下降， 达到过饱和状态， 析出 溶质。 这一过程称为 气体抗溶剂( g a s a n t i - s o lv e n t , g a s 结晶，如图1 .7 所示。 c a r bo n d i o x i d e o n 口 f s u b s t a n c e e x p a n d e d s o l ut i o n 图1 . 7 g a s 过程示意图 f i g 1 . 7 g a s e q u ip m e n t c o n c e p t 第一章 文献综述 随后的研究者对上述方法进行了改进，出现了连读操作，如图 1 5所示。 溶液经过喷嘴射入到沉淀室，分散成小液滴，与超临界流体混合后，在极短的 时间内达到高度的过饱和状态，沉淀出粒度均匀的微粒，超临界流体和溶剂的 混合物进入降压容器，调节压力和温度使其分离。这一过程称为超临界抗溶剂 沉淀 ( p r e c ip i t a t i o n w i t h a c o m p r e s s e d a n t i - s o l v e n t , p c a ) 或气溶胶溶剂萃取 ( a e r o s o l s o l v e n t e x t r a c t i o n s y s t e m , a s e s ) 为了 进一步强化溶液与超临界流体间的传质过程，制备出 更小的 粒子【 “ ， ， h a n n a提出了超临界流体促进溶液分散法 ( s o l u t i o n e n h a n c e d d i s p e r s i o n b y s u p e r c r i t i c a l fl u i d s , s e d s )， 如图1 . 8 所示。 点 a t i v e ， 曲 s t e s a l u t 主 。 . c 叮 b 口 及 d i a a i 山 . 矛 wt i d. f a 门 a t : 0 h -1t 竹 图1 . 8 s e d s过程示意图 f i g 1 - 8 s e d s e q u i p m e n t c o n c e p t 超临界流体和溶液分别通过同轴双通道喷嘴 ( 如图 1 . 9 )的两个通道进入 到沉淀室内， 高速流动的超临界流体在喷嘴出口端将溶液流击碎成很小的液滴 在接触、分散溶液的同时将溶液中的溶剂萃取出 来 ， ， ， 析出 超细粒子。 与传统 的s a s法相比，s e d s 法能控制较高的过饱和度，从而导致快速成核，并且能 第一章 文献综述 够控制结晶生长速率。 y u . s b e k u n o v 等人通过分析，发现最终产品平均粒径与 r e y n o l d s 数 、 流 体 力 学 状 况 、 喷 嘴 参 数 有 关8 l ca r bo n d i . %i d e so lut io n 工 s l t e r l o r p 皿 5 5 6 g e 卫 翌 七 e r 工 a r p a s s a g e |朴1丰|卜|es产 日日日日曰口、 图 1 9 f i g 1 . 9 t w o s a s 同轴双通道喷嘴 c o a x i a l - p a s s a g e s n o z z l e f o r m皿 生 i a n p a r t i c l e s f a r m e d s u b - m i c r o n i - - ,. -t i d. f o r m e d 圈mind 图1 . 1 0 s a s 与 s a s - e m的差别 f i g 1 . 1 0 d i ff e r e n c e s b e t w e e n t h e s a s a n d s a s - e m t e c h n i q u e s 强化传质的 超临界 抗溶剂法( s u p e r c r i t ic a l a n t i s o l v e n t - e n h a n c e d m a s s t r a n s f e r s a s - e m ) 是超临界抗溶剂微粒化技术的最新发展。 在s a s 法的 基础上， 溶液出 口处增加了一个超声振动器，以促进射流破碎、雾化成更小的液滴，并增强体 系的湍动程度，从而强化了溶液与抗溶剂间的传质过程。液滴的减小和传质的 增强使该法制得的粒子比 传统的s a s 法小1 0 倍。 传统的s a s法与s a s - e m 差别如图 1 . 1 0 , i o o 第一章 文献综述 1 . 3 .2 操作方式 g a s 过程是典型的间歇操作， 先在沉淀釜里加入一定量的液体溶液， 然后 通入c 氏直至达到设定压力，固体颗粒在液相中沉淀析出， c 仇的加入速率是 控制其形态和尺寸的主要因素，这种方式称为液相间歇操作。也可以向沉淀釜 先通入 c o z ，然后将溶液经过一个喷嘴喷洒到釜中，固体颗粒在超临界相中沉 淀析出，这种方式称为气相间歇操作，该过程的关键参数为压力、温度、溶液 的初始浓度和喷嘴的孔径，沉淀过程结束后，继续通入超临界流体进行清洗， 带走残余的溶剂。这两种方式都是在非稳态下进行的，考察过程参数对最终粒 子形态的影响比较困难，在很多情况下间歇操作不适合产品的工业化生产。 在连续操作中，首先在沉淀釜中 加入c o z 达到设定的 温度和压力， 然后溶 液和c o : 以并流或逆流方式，按照一定的流量比 连续进入沉淀室。溶液经过喷 射装置被击碎，成为细小液滴，与s c - c o 2 发生快速的传质，沉淀出细小颗粒。 沉淀过程结束后，也需要用纯净的s c - c o 2 进行清洗。 1 .4 s a s 技术的应用 自 从1 9 8 9 年g a l l a g h e r 提出 超临界 流体 抗溶剂概念， 该法的 研究和应用得 到迅速发展，至今已经应用到许多领域。 1 .4 . 1 s a s 在热敏性炸药中的应用 s a s 最初用于热敏性炸药的微粒化， 因为小粒径的炸药能够加速燃烧过程， 释放出更高的能量。g a l l a g h e r 利用 g a s生 产出了 硝基肌，并考察了 抗溶剂对 产品形态、粒径及粒径分布的影响 分布越窄，由1 p m 到几百9 。 不等 。 抗溶剂加入速率越快，颗粒越小、粒径 不同的液体有机溶剂膨胀路径不同， 对产 品的影响不同，其他条件相同的情况下，环己胺作溶剂沉淀出的颗粒更小、粒 径分布更窄、形态更均一。 第一章 文献综述 1 .4 . 2 s a s 在聚合物微球加工中的应用 聚合物微球的加工是s a s 技术应用的一个重要方面， 它可用作色谱固定相、 吸附剂和催化剂载体以及药物缓释胶囊。 b l e i c h以二氯甲烷为溶剂， 进行了p l a , 研究川 。 在研究的实 验条件范围内，得到的 pda pla 粒集中在 1 -1 0 1 , m 之间;而p d a没有出现沉淀， 重要。 等可生物降 解材料的微粒化 颗粒为球形，并且5 0 %的 颗 这说明过程参数的影响极其 r a n d o lp h t 12 ， 在 制 备p l a的 过 程中 发 现，当 过 程的 操 作 压力 不 足以 使液 滴 完全消失时，生成不规则薄膜;当p l a的浓度大于4 %时，生成长纤维;浓度 介于 0 .3 -1 %之间，则生成球形粒子。粒子尺寸随压力和温度的升高而增大， 平均粒径在。 .6 -1 .4 u 。 之间。 p l a 可用于与 药物 如滨代丁基东蓑若碱) 进行 共沉淀制备微胶囊。 表 1 - 2 聚台物的 s a s微粒化 ( 抗洛刑:s c - c 0 2 ) t a b l e l - 2 s u p e r c ri t i c a l a n t i s o l v e n t mi c r o n i z a t i o n o f p o l y m e r . ( s c - c o 2 i s t h e a n t i s o l v e n t ) 聚合物溶剂形态尺寸/p 和文献出处 p l a m, 1 0 2 0 0 0 p l a m, 1 0 0 0 0 0 p l a m, 9 4 0 0 0 聚芳胺 聚苯乙烯m, 聚苯乙烯m, 聚丙烯睛m, h y af f - 1 1 , m, 二氯甲烷 止氯甲烷 二氯甲烷 dm f 球，1 一1 0 气相，间歇 气相，间歇 液相间歇，连续 气相，间歇 气相，间歇 气相，间歇 液相，间歇 球 球 0 . 6 - 1 . 4: 1 1 01 3, 1 4 巧20 甲苯 甲苯 dmf dms o 球，0 . 1 -2 0 空气球 中空纤维 球，0 . 3 1 6, 1 7 y e 。以二甲基亚矾( d ms o ) 、 二甲基甲酸胺( d mf ) 和二甲基乙酞胺( d ma ) 作溶剂， 进行了 聚芳酞胺的 研究“ 3 , 14 1 。 在间 歇操作、 膨胀率较低的情况下， 得 到 1 一1 0 v m 的多晶体微球:在连续操作时，得到直径 0 . 1 -1 4 m 纤维。 d i x o n从甲 苯中 沉淀出 聚苯乙 烯1 1 5 ， 采用气相间 歇法时，由 1 0 上升到 4 0 c, 粒子尺寸增加很明显， 并伴有团聚现象发生， 粒子团在 1 0 -2 0 11 m 之间。 第一章 文献综述 溶液浓度由1 % 增加到5 %生成纤维。当s c - c o : 向液滴中心的扩散速率超过了 甲苯的 挥发速率时，则生成中空微球 “ ， 。 d i x o n 1 1 5 ， 和l u n a - b a r c e n a s 6 ， 分别从d m f 、 甲 苯中 沉淀聚丙烯睛， 得到的 纤维形态随流量的增加而改变，也与溶液的浓度有很大关系。 b e r u u c c 。以生物降解聚合物为载体，尝试用抗溶剂过程制备药物缓释胶囊 7 。 聚合物的浓度较低时，药物只有部分被包裹;浓度过高则会发生聚集现 象。 1 .4 .3 s a s 在药物中的应用 药 物的 微 粒 化 是s a s 应 用的 另 一 个重 要 领 域。 特 殊 粒 径的 微 粒 不仅 能 够 提 高 药 物的 生 物 活 性 ， 而 且 能 够 减小 药 物的 剂 量 或 改 变 药物的 投递 方 式。 d e b e n e d e tt i 2 2 ， 和y e o 1 2 3 1 从9 0 % 乙 醇 - 1 0 % 水的 体系中 沉淀出了 胰岛 素 和 过 氧 化 氢 酶。 过 氧 化 氢 酶 为 约1 11 m 的 球 形 粉 末， 胰 岛 素 为 约5 。 二 的 微 球 或 针 形 物。 沉析时间的 不同 造成多种粒子形态的出 现。 图1 - 3药物的s a s 微粒化 ( 抗溶剂: s c - c 0 2 ) t a b l e l - 3 s u p e r c r it ic a l a n ti s o lv e n t m i c r o n iz a ti o n o f p h a r m a c e u t i c a l c o m p o u n d s -一-，-一-一- 化 合 物溶 剂i 丝 一一竺 迪二u m 兰一i m 兰 竺一 胰岛 素 、 过 氧 化 氢 酶 d m s o . d m f 连 续， 间 歇球， 1 - 5 2 3 ,2 5 醋 酸 氢 化 可的 松d m f连 续晶 体， 2 .5 - 8 .5 2 6 四 环 素n m p连 续微 球， 0 . 1 5 - 0 .6 2 7 氯 地 米 松甲 醇 ， 二 氯甲 烷连 续小 于5 2 8 本 豆 卵 磷 烹 . 一 一 i-i 匕 一 一 一 一 一 一 一 一 一 从d m s o 和d m f 中 沉 析 胰 岛 素 ， 在 考 察 实 验 范 围 内 ， 胰 岛 素 微 粒 形 态 对 过 程 参 数 、 溶 剂 特 性 并 不 敏 感 ， 小 于 4 11 m 的 粒 子 大 约9 0 % ， 小 于1 11 m 的 粒 子 大 约1 0 % 。 拉 曼 光 谱( r a m a n s p e c tr o s c o p y ) 表 明 ， 虽 然 二 级 结 构 发 生 了 改 变 ， 但 是 仍 可以 恢 复 全 部 的 生 物 活 性【 2 4 1 使 用 同 轴 三 通 道 进 行 酶( 溶 菌 酶 、 胰 阮 酶 少 的 抗 溶 剂 过 程 ， 得 到 平 均 粒 径 为 。 . 7 8 p 。 的 溶 菌 酶 和1 . 5 3 11 m 的 胰 阮 酶 。 溶 菌 酶 的 生 物 活 性 恢 复 达 到 了 9 5 % , 而 胰 阮 酶 活 性 恢复 不 足40%c4 0 % s m p 第一章 文献综述 溶液浓度由1 % 增加到5 %生成纤维。当s c - c o : 向液滴中心的扩散速率超过了 甲苯的 挥发速率时，则生成中空微球 “ ， 。 d i x o n 1 1 5 ， 和l u n a - b a r c e n a s 6 ， 分别从d m f 、 甲 苯中 沉淀聚丙烯睛， 得到的 纤维形态随流量的增加而改变，也与溶液的浓度有很大关系。 b e r u u c c 。以生物降解聚合物为载体，尝试用抗溶剂过程制备药物缓释胶囊 7 。 聚合物的浓度较低时，药物只有部分被包裹;浓度过高则会发生聚集现 象。 1 .4 .3 s a s 在药物中的应用 药 物的 微 粒 化 是s a s 应 用的 另 一 个重 要 领 域。 特 殊 粒 径的 微 粒 不仅 能 够 提 高 药 物的 生 物 活 性 ， 而 且 能 够 减小 药 物的 剂 量 或 改 变 药物的 投递 方 式。 d e b e n e d e tt i 2 2 ， 和y e o 1 2 3 1 从9 0 % 乙 醇 - 1 0 % 水的 体系中 沉淀出了 胰岛 素 和 过 氧 化 氢 酶。 过 氧 化 氢 酶 为 约1 11 m 的 球 形 粉 末， 胰 岛 素 为 约5 。 二 的 微 球 或 针 形 物。 沉析时间的 不同 造成多种粒子形态的出 现。 图1 - 3药物的s a s 微粒化 ( 抗溶剂: s c - c 0 2 ) t a b l e l - 3 s u p e r c r it ic a l a n ti s o lv e n t m i c r o n iz a ti o n o f p h a r m a c e u t i c a l c o m p o u n d s -一-，-一-一- 化 合 物溶 剂i 丝 一一竺 迪二u m 兰一i m 兰 竺一 胰岛 素 、 过 氧 化 氢 酶 d m s o . d m f 连 续， 间 歇球， 1 - 5 2 3 ,2 5 醋 酸 氢 化 可的 松d m f连 续晶 体， 2 .5 - 8 .5 2 6 四 环 素n m p连 续微 球， 0 . 1 5 - 0 .6 2 7 氯 地 米 松甲 醇 ， 二 氯甲 烷连 续小 于5 2 8 本 豆 卵 磷 烹 . 一 一 i-i 匕 一 一 一 一 一 一 一 一 一 从d m s o 和d m f 中 沉 析 胰 岛 素 ， 在 考 察 实 验 范 围 内 ， 胰 岛 素 微 粒 形 态 对 过 程 参 数 、 溶 剂 特 性 并 不 敏 感 ， 小 于 4 11 m 的 粒 子 大 约9 0 % ， 小 于1 11 m 的 粒 子 大 约1 0 % 。 拉 曼 光 谱( r a m a n s p e c tr o s c o p y ) 表 明 ， 虽 然 二 级 结 构 发 生 了 改 变 ， 但 是 仍 可以 恢 复 全 部 的 生 物 活 性【 2 4 1 使 用 同 轴 三 通 道 进 行 酶( 溶 菌 酶 、 胰 阮 酶 少 的 抗 溶 剂 过 程 ， 得 到 平 均 粒 径 为 。 . 7 8 p 。 的 溶 菌 酶 和1 . 5 3 11 m 的 胰 阮 酶 。 溶 菌 酶 的 生 物 活 性 恢 复 达 到 了 9 5 % , 而 胰 阮 酶 活 性 恢复 不 足40%c4 0 % s m p 第一章 文献综述 s c h i m tt以c o : 作抗溶剂，分别从四氢映喃 c t h f ) 近饱和溶液和d m f中 沉淀醋酸强的 松和醋酸氢化可的 松 2 6 1 。 发现 较低的 温度和稀溶液有利于小粒子 的生成，而压力对最终产品的特性影响不大，溶剂则主要影响粒子的尺寸和形 态。 r e v e r c h o n 从n mp中沉沉淀四环素获得了成功，得到了纳米级颗粒，尽管 伴有聚集的趋势 2 7 1 1 .4 .4 s a s 在染料和超导体中的应用 超细粒子在其他领域也有许多应用。亚微米级染料粉末能够极大地提高染 色强度;在超导体中，超细晶体的生成能够有效地阻1 h 非超导材料的混入，从 而避免了阻碍磁流线的运动，提高了超导体的性能。 g a o 等人进行了了 从丙酮中 沉淀色素沉淀红c 、 黄1 , 蓝1 5 的 研究 3 1 1 。 发现升温和降压有助于生成更小的超细粒子。 表1 - 4 s a s 制备染料和超导体 t a b l e l -4 s u p e r c r i t i c a l a n t i s o l v e n t n l i c r o n i z a t i o n o f d y e s , a n d s u p e r c o n d u c t o r s 化合物 操作方式形态、 尺寸/ 1 1 m文献出处 3l32 色素沉淀 醋酸钡、醋酸铜 醋酸忆 醋酸彭,醋酸伽 dms o dms o 连续、液相间歇 连续 连续 连续 球形、 0 . 6 球形、0 . 1 -0 .4 球形、0 . 1 一。 3 球形、0 . 1 一。 .3:; r e v e r c h o n 申 请了多 项生产超导 体前驱体纳米粒子的专利【 3 2 , 3 4 1 ，主 要是以 s c - c o : 作抗溶剂，从d ms o中沉淀钡、铜、忆、衫、铆的 醋酸盐。无论是单 独沉淀，还是几种共沉淀，都能得到约1 0 0 n r n 的球形无定形粒子， 粒径分布很 窄。 1 .4 . 5 s a s 在催化剂制备中的应用 在催化剂前驱体的制备中， 对纳米粒子的要求更加迫切。 r e v e r c h o n 用与制 备超导体相同的方法， 采用2 2 p m的喷嘴制备出了氧化锌的先驱体一醋酸锌超 细粒子【 3 5 1 ， 平均尺寸5 0 m n ， 最小的3 0 n m 。由于内 孔的存在， b e t比表面积达 第一章 文献综述 s c h i m tt以c o : 作抗溶剂，分别从四氢映喃 c t h f ) 近饱和溶液和d m f中 沉淀醋酸强的 松和醋酸氢化可的 松 2 6 1 。 发现 较低的 温度和稀溶液有利于小粒子 的生成，而压力对最终产品的特性影响不大，溶剂则主要影响粒子的尺寸和形 态。 r e v e r c h o n 从n mp中沉沉淀四环素获得了成功，得到了纳米级颗粒，尽管 伴有聚集的趋势 2 7 1 1 .4 .4 s a s 在染料和超导体中的应用 超细粒子在其他领域也有许多应用。亚微米级染料粉末能够极大地提高染 色强度;在超导体中，超细晶体的生成能够有效地阻1 h 非超导材料的混入，从 而避免了阻碍磁流线的运动，提高了超导体的性能。 g a o 等人进行了了 从丙酮中 沉淀色素沉淀红c 、 黄1 , 蓝1 5 的 研究 3 1 1 。 发现升温和降压有助于生成更小的超细粒子。 表1 - 4 s a s 制备染料和超导体 t a b l e l -4 s u p e r c r i t i c a l a n t i s o l v e n t n l i c r o n i z a t i o n o f d y e s , a n d s u p e