补充：微乳液法-《纳米材料导论》课件

研究背景和进展，早期人们认为油和水不可能完全混溶。然而，可以形成不透明的乳液分散体系。1928年，美国化学工程师罗德沃德在开发皮革上光剂时意外获得了“透明乳液”。1943年，霍尔和舒尔曼证明了这是一个由8-80纳米的球形或圆柱形粒子组成的分散系统。舒尔曼在1958年将其命名为微乳。在20世纪60年代和90年代，微乳液的理论方面有了一定的发展。20世纪90年代以来，微乳的应用研究发展迅速。乳液法：在表面活性剂的作用下，用两种互不混溶的溶剂形成均匀的乳液，固相从乳液中分离出来，从而使成核、生长、聚结和团聚的过程被限制在一个微小的球形液滴内，从而形成球形颗粒，避免颗粒间的进一步团聚。该方法的要点是每个含有前体的水溶液都被一个连续的油相包围，前体不溶于油相乳液，即形成油包水(w/O)乳液。特点：非均相液相合成法粒径分布窄，易于控制。乳液法概述及内容。微乳液的基本原理微乳液法制备无机纳米材料的影响因素结论：微乳液是由两个互不相溶的溶液体在表面活性剂的作用下形成的热力学稳定、各向同性、透明或半透明的液体分散体系。分散相的直径约为1-100纳米。微乳液的基本原理是油/水，传统上称之为不溶于水的有机物的油，不连续相的内相为液珠，连续相的外相。检查水包油乳液，加入水溶性染料如亚甲蓝，表明水是连续相。油溶性染料苏丹红的加入表明油是不连续相。表面活性剂、头基、链端、亲水基、亲脂基、直链或支链烃链或碳氟链、正、负或极性非离子型、乳液的类型转换、水包油型和水包油型乳液的相互转换，通常称为反相。附加物质(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种微乳液体系，组成：有机溶剂：C6-C8直链烃或环烷烃，表面活性剂：阴离子(AOT)，阳离子(十六烷基三甲基溴化铵)，非离子(聚氧乙烯醚)，助表面活性剂：脂肪醇，胺，水溶液，功能：(1)增加表面活性，降低油水界面张力(2)防止液滴聚集，提高稳定性。它广泛用于制备微乳液，不需要使用助剂(琥珀酸钠-2-乙基己基磺酸钠)。它增加了柔韧性，降低了形成微乳液所需的弯曲能量，从而使微乳液液滴易于生成。“游泳池”。微小的“池”规模小，彼此分离，因此不形成水相，通常称为“准相”。功能：这种特殊的微环境，或称“微反应器”，是各种化学反应的理想介质，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，反应动力学也发生了很大变化。微乳液粒子不断地进行布朗运动。当不同的粒子相互碰撞时，组成界面的表面活性剂和助表面活性剂的烃链可以相互渗透。同时，“池”中的物质可以通过界面进入另一个粒子。定义：在微乳液中，一个微小的“池”被表面活性剂和助表面活性剂组成的单层界面包围，形成微乳液颗粒，其大小可控制在几十到几百埃之间。将两种反应物分别溶解在两种组成相同的微乳液中，在一定条件下混合，通过物质交换相遇，发生反应；纳米粒子可以稳定地存在于“水池”中；通过超速离心分离纳米粒子和微乳液，或者在反应完成后向微乳液中加入水和丙酮的混合物，然后用有机溶剂清洗纳米粒子和微乳液以除去附着在粒子表面的油，并在一定温度下干燥表面活性剂。可以获得纳米颗粒的固体样品。4纳米粒子微乳液制备方法的原理是利用微乳液“水箱”作为“微反应器”，利用微乳液“水箱”之间的物质交换原理制备纳米粉体。当微乳液的界面强度较大时，反应产物的生长将受到限制。如果微乳液颗粒的尺寸控制在几十埃以内，反应产物以纳米颗粒的形式分散在不同的微乳液“池”中。水/氧微乳液中超细粒子的形成机理如下：(1)两种微乳液混合，两种微乳液A和B混合、碰撞、凝聚形成AB沉淀。首先制备微乳液A和B，A的水相为Fe3、Sn4和Au3的混合溶液，B的水相为氨水溶液(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%)。在剧烈搅拌下，将b缓慢加入到a中，搅拌2小时后，用高速离心机(10000转/分，20分钟)分离混合物，沉淀物用无水乙醇洗涤数次，然后用去离子水洗涤直至没有检测到氯离子，并干燥，得到氧化铁前体。在400煅烧1小时后得到氧化铁粉末。(2)直接向微乳液中加入还原剂或气体，向阳离子可溶性盐(微乳液)中吹入气体，反应生成氢氧化物或氧化物沉淀，向可溶性金属盐(微乳液)中加入还原剂，进行还原反应生成金属沉淀，还原剂通常为N2H4。H2O、硼氢化钠、H2气体通常是NH3、H2S、(4)将所得干粉在马弗炉中1000保温40分钟，合成钴铝尖晶石陶瓷颜料。二氧化碳天蓝纳米陶瓷颜料的制备采用如下步骤：(1)在25下，将Span80和Tween60的复合表面活性剂和正己醇的助表面活性剂按一定比例混合，在搅拌中缓慢加入一定量的120#汽油，并保持搅拌30分钟，直至混合物澄清透明。(2)将氯化钴和硝酸铝按照氯化钴-:铝(NO3)3=1:2(摩尔比)的比例混合，制备出Co2质量百分比浓度分别为6%、8%和10%的前驱体水溶液。在搅拌下将Co2和Al3的混合溶液缓慢滴加到汽油溶液中，制备出外观清晰的含CO2和Al3的微乳液。(3)向微乳液中通入NH3气体，持续搅拌至pH9，生成混合的氢氧化物纳米粒子并完全沉淀，滴加适量的破乳剂丙酮，干燥乳液。总结了微乳液的制备方法，形成沉淀(一)、(三)、(二)，收集纳米粒子，沉淀点火法用离心沉淀法收集含有大量表面活性剂和有机溶剂的粒子，点火得到产品。虽然这种方法很简单，但是一旦颗粒被燃烧，它们就会聚集，使颗粒尺寸变得更大，并且表面活性剂将被大量燃烧和浪费。干燥和洗涤方法-将含有纳米粒子的微乳液置于真空箱中除去水和有机溶剂，将残余物与相同的有机溶剂搅拌，离心沉淀，然后分别用水和有机溶剂洗涤以除去表面活性剂。未经高温处理，颗粒不会团聚，但需要大量溶剂，表面活性剂不易回收，造成大量浪费。絮凝洗涤法-在生成纳米颗粒的微乳液中加入丙酮或丙酮和甲醇的混合溶液，会立即发生絮凝。分离絮凝胶体，用大量丙酮洗涤，干燥一种表面活性剂，在一定的W(水与表面活性剂的摩尔比)范围内，“池”的半径RW与W近似成线性关系。根据RW与W之间的关系，一个W的RW值可由另一个W的RW值计算得出。通过适当调节反应物的浓度，可控制所制备颗粒的尺寸。理论上，在最佳反应物浓度的条件下可以获得最小的颗粒尺寸。Ravetetal(1987)用成核过程解释了这一现象：当反应物浓度较低时，用于形成成核中心的颗粒数量较少，因此在反应开始时仅形成少量成核中心，导致颗粒尺寸较大；增加反应物的浓度会增加成核的数量并减小颗粒尺寸。如果反应物的浓度继续增加，当达到一定水平时，成核数将保持不变，当离子浓度继续增加时，颗粒尺寸将增加。反应物浓度的影响，反应温度和时间的影响，微乳液法的特点，粒径分布窄，易于控制，易于获得粒径均匀的纳米粒子。通过选择不同的表面活性剂分子对颗粒表面进行改性，可以得到具有特殊物理化学性质的纳米材料颗粒，表面包覆有不易聚结的表面活性剂分子，纳米颗粒表面具有良好稳定性的表面活性剂层类似于“活性膜”。该层可被相应的有机基团取代，制备具有特定要求的纳米功能材料。纳米粒子表面的涂层改善了纳米材料的界面性能，显著改善了其光学、催化和电流变性能。采用微乳液法制备无机纳米材料。在微观经济学中，金属镍是在十六烷基三甲基溴化铵-H2O-正己醇体系中通过还原法合成的，透射电子显微镜下的手动极化分布为纳米镍颗粒nicl 2=0.05米；N2H5OH=1.0M；水/CTAB/正己醇=22/33/45；73c，合成类钴合金，a)t=10分钟)t=50分钟)t=150分钟，合成金属氧化物，测量从微乳液中分离出的氧的密度，半磁性氧化锌纳米线，通过微乳液法合成的氧化锌纳米线，直径为：30-150纳米的单晶结构，金属硫化物纳米粒子的制备，在CS2-水-乙二胺中合成的硫化镉纳米球，和硫酸钙纳米棒王雪松等人以Span80和Tween