纳米材料的制备方法-微乳液法

纳米材料的制备方法微乳液法,主讲人：何苗苗,目录,微乳液法制备纳米粒子的概述微乳液体系的选择及作用微乳液的形成机理及方法微乳液中纳米粒子的形成机理及收集方法,一、微乳液法制备纳米粒子的概述,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、各向同性或半透明的粒径大小在10100nm之间的分散体系。,一、微乳液法制备纳米粒子的概述,在此体系中，两种互不相溶的连续介质被表面活性剂双亲分子分割成微小空间，形成微型反应器。其大小可控制在纳米级范围，反应物在体系中反应生成固相粒子。微乳液能对纳米材料的粒径和稳定性进行精确控制，限制了纳米粒子的成核、生长、聚结、团聚等过程。,2.1组成及分类微乳液通常由表面活性剂、助表面活性剂、油和水组成。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。,二、微乳液体系的选择及作用,二、微乳液体系的选择及作用,2.21表面活性剂组成及类型,二、微乳液体系的选择及作用,分类：双链离子型表面活性剂：AOT阴离子表面活性剂:SDS(十二烷基磺酸钠)、DBS（十二烷基苯磺酸钠）阳离子表面活性剂：CTAB（十六烷基三甲基溴化铵)非离子表面活性剂：TritonX系列（聚氧乙烯醚类）,广泛用于微乳状液的制备，且不需要使用助剂(琥珀酸二辛酯磺酸钠),二、微乳液体系的选择及作用,2.22表面活性剂的作用降低表面张力决定微乳液的类型增加界面粘度影响纳米粒子的尺寸,二、微乳液体系的选择及作用,2.31助表面活性剂常用的助表面活性剂有正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇等中长链的醇。,二、微乳液体系的选择及作用,2.32助表面活性剂的作用降低表面张力，调节表面活性剂的HLB值增加界面膜的流动性影响纳米粒子的尺寸,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,3.1微乳液的形成机理瞬时负界面张力机理：油/水界面的张力在表面活性剂的作用下降110mN/m,形成乳状液，当加入助表面活性剂后，表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上，产生混合吸附，油/水界面张力迅速降至mN/m，甚至产生瞬时负界面张力，所以体系将自发扩张界面，直至界面张力恢复为零或微小的正值而形成微乳液。,三、微乳液的形成机理及方法,三、微乳液的形成机理及方法,3.2微乳液的形成方法3.21HLB值法表面活性剂的HLB值对微乳液的形成至关重要。通常离子型表面活性剂的HLB值很高，需要加入中等链长的醇或HLB值低的非离子型表面活性剂进行复配，经过试验可以得到各种成分之间的最佳比例。,三、微乳液的形成机理及方法,非离子型表面活性剂可根据其HLB值对温度很敏感的特点进行确定，即在低温下亲水性强、高温下亲油性强。含非离子型表面活性剂的体系随着温度的提高，会出现各种类型的微乳液。当温度恒定时，可通过调节非离子型表面活性剂的亲水基和亲油基比例达到所要求的HLB值。,三、微乳液的形成机理及方法,3.22盐度扫描法当体系中油的成分、油水体积比(通常为1)、表面活性剂与助表面活性剂的比例和浓度确定后，改变体系的盐度(由低到高)往往可以得到3种状态的微乳液：OW型、双连续结构和WO型。,三、微乳液的形成机理及方法,电解质可降低包围乳化剂极性端的离子厚度，从而降低乳化剂分子极性端之间的排斥力，在形成液滴时可使乳化剂更多地分布于油水界面膜上。,4.11两种微乳液混合,两微乳液A、B混合碰撞聚结形成AB沉淀,四、微乳液中纳米粒子的形成机理,4.22向微乳液中直接加还原剂或气体,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,还原剂通常为N2H4H2O，NaBH4，H2气体通常为NH3，H2S,四、微乳液中纳米粒子的形成机理,五、纳米粒子的收集方法,沉淀灼烧法用离心沉淀法收集含有大量表面活性剂及有机溶剂的粒子，经灼烧得到产品。此法虽然简单，但粒子一经灼烧就会聚集，使粒径增大很多，而且表面活性剂被烧掉，浪费很大。烘干洗涤法让含有纳米粒子的微乳液在烘干箱中放置以除去其中的水和有机溶剂，残余物再加同样的有机溶剂搅拌，离心沉