纳米材料制备论文微型纳米研究论文

1、纳米材料制备论文微型纳米研究论文DTAB反相微乳液体系稳定性研究摘要：本文研究了不同的助表面活性剂、油相、温度和pH值对DTAB（十二烷基三甲基溴化氨）反相微乳液体系稳定性的影响，绘制了体系的拟三元相图。研究表明，表面活性剂与助表面活性剂的配比对该微乳液的稳定性有显著影响，当DTAB与正丁醇质量比为2:3时，DTAB/正丁醇/正庚烷冰微乳液体系具有较大的稳定区域。该微乳液体系的稳定区域受温度及pH值的影响较小，可作为微型反应器用于纳米粒子的制备。关键词：反相微乳液；稳定性；拟三元相图1前言微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂（通常为醇类）、油（通常为碳氢化合物）和水或电解质水溶液在适当的比例

2、下自发形成的外观为透明或半透明，粒径在10200nm之间，具有超低界面张力（微乳液体系的界面张力通常约为10-2mN/m），热力学稳定的乳状液1。反相微乳液法制备纳米材料的过程中，由于反应物是以高分散态供给的，可防止反应物局部过饱和现象，从而使纳米颗粒的成核及长大过程能均匀进行，且可通过调节影响微反应器的外界因素而制备出较理想的粒度小且比较均匀的单分散纳米颗粒2,3。另外，生成纳米颗粒可在“水池”中保持稳定状态，不会引起不必要的凝聚。因此，应用此方法制备纳米材料具有广阔的前景。但是不同微乳液体系的稳定组成范围不同，因此任一体系在用于制备纳米粒子前都需对其稳定性进行研究，对于一个可用来进行纳米材

3、料制备的优良微乳液体系，要求具有稳定范围宽，对温度、pH值变化不敏感等特点。本文研究的主要目的就是为DTAB反相微乳液体系应用于纳米材料的制备奠定基础4-6。2实验部分2.1实验试剂DTAB（十二烷基三甲基溴化氨）为表面活性剂；正己醇、正丁醇、正戊醇为助表面活性剂；甲苯、二甲苯、正庚烷、正己烷、环己烷为油相；实验试剂均为分析纯，所用水相由二次去离子水配制。2.2实验仪器HHL恒温磁力搅拌器；ALC-210.4电子天平；HH-4恒温水浴锅；若干玻璃仪器等；DDS-12A电导率仪。2.3实验方法2.3.1微乳液组成的确定固定不同DTAB与助表面活性剂的配比，采用稀释法滴加二次去离子水，确定相变点，

4、绘制三元相图及拟三元相图。通过分析相图，选择最优配比、助表面活性剂及油相，即确定微乳液体系的组成。2.3.2微乳液稳定性将DTAB与助表面活性剂按选定的质量配比组成的混合液与不同的油相按一定的比例混合均匀，然后用二次去离子水及其所配溶液在不同温度和不同pH值下进行滴定，用电导率法观测微乳液的相变情况，由所得实验数据绘制拟三元相图，并以此确定温度、pH值对该DTAB微乳液稳定区域的影响。3结果与讨论3.1DTAB微乳液体系三元相图的绘制在常温下，将DTAB和不同助表面活性剂按1:9、2：&3：710：1的比例均匀混合，然后慢慢滴入去离子水，观察溶液有混浊变澄清，再由澄清变混浊，记录此两点

5、间滴加的水量，即用目测法观察微乳液的稳定区域，确定最大溶水量。各比例下的W/O微乳液稳定相区的三元相图（如图1、图2、图3所示）。由图13可知，曲线下面的区域为W/O微乳液区域，由图可知，当DTAB与异戊醇、正己醇、正丁醇的比例分别为1：1、2：3、2：3左右时，各微乳液体系对水有最大的增容量。这说明在此比例下界面膜的稳定性很高。当DTAB用量太大、醇的用量过少时，DTAB不能完全溶解于助表面活性剂中，形成的溶液不均匀，故图2、图3曲线的前段用虚线表示。醇在离子型表面活性剂DTAB微乳液的形成中起了非常重要的作用。随着醇在DTAB微乳液中含量的增大，它能和表面活性剂形成混合膜，这种混合膜比表面

6、活性剂所形成的膜更加致密且具有一定的刚性，它能降低微乳液的界面张力，使界面强度增加，有利于稳定体系的形成；但当醇的含量过高时，部分醇游离在有机相中，这将降低界面膜的强度，因此不利于稳定体系的形成，所以醇的含量要适当。同时，较长的醇与表面活性剂分子之间存在更强的缔合作用，因而正丁醇与DTAB更易于形成微乳液。3.2油相对微乳液稳定区域的影响由图46可以选出当十二烷基三甲基溴化氨（DTAB）与异戊醇、正己醇、正丁醇的最大增溶量质量比。选定DTAB和助表面活性剂的最佳质量比，按照DTAB和助表面活性剂的最佳比例混合，然后与油相的不同质量比（分别为1:9、2:8、3：7、4:6、5：5、6:4、7：3

7、、8:2、9:1）,配制成一系列的三组分体系，用恒温水浴槽控制温度，用去离子水滴定每一组分，根据体系的清浊变化来测定W/O微乳液区域。根据微乳液体系中各组分的相对含量绘制拟三元相图。助表面活性剂为正己醇时，甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、正庚烷的微乳液体系相图如图4所示，微乳液的稳定区域的变化相对较大，微乳液体系存在一段相对稳定溶水量的区域。由图可以得出DTAB/正己醇/正己烷/水体系的W/O微乳液相图的稳定区域较好；助表面活性剂为异戊醇时，甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、正庚烷的微乳液体系相图如图5所示，微乳液的稳定区域变化不是很大，但相比较而言，正庚烷的稳定区域相对较好；助表面活性剂为正丁醇时

8、，甲苯、二甲苯、环己烷、正己烷、正庚烷的微乳液体系相图如图6所示，微乳液的稳定区域由大到小依次是：甲苯，环己烷，正己烷，二甲苯，正庚烷。所以DTAB/正丁醇/甲苯/水微乳液体系的稳定区域相对较大。随油相含量增加，微乳液区面积（尤其是高含水量时）减小，乳状液区面积增加，表明油相含量对微乳液的形成有较大影响。微乳液通常分为水包油型（0/W）、油包水型（W/0）和双连续型（BC），高含水量时的微乳液通常为0/W型。当微乳液体系油相含量增加时，定量的表面活性剂不能有效地包覆在微小油滴表面形成高强度的界面膜，因此体系易于形成乳状液。由图46不难看出环己烷/DTAB/正丁醇冰微乳液体系的溶水区域略大于其他

9、的微乳液体系，且微乳液区域随（S+As）与油相质量比的变化比较稳定。3.3温度对DTAB微乳液稳定区域的影响保持DTAB与正丁醇质量比为2:3,在不同的温度下，将组成的固定表面活性剂和助表面活性剂的混合液与油相按1:9、2：83：7-10：1的比例混合均匀，然后用水进行滴定，观察溶液由混浊变澄清，再由澄清变混浊，记录此两点间滴加的水量，达到相平衡时微乳液的稳定区域通过目测法观测，各比例下的W/O微乳液稳定相区的拟三元相图如图7所示。由图7可以看出，通过实验可以知，温度对环己烷/DTAB/正丁醇/水体系有一定的影响，当温度升高时，微乳液的稳定区域有较小量的增大，当温度为65C时稳定区域最大，而当

10、温度为80C时，微乳液的稳定区域有所有所减小。说明温度对该体系还是有一定的影响，但影响并不大，在纳米材料的制备过程中，可忽略该因素对稳定区域的影响。3.4pH值对DTAB微乳液微乳液稳定区域的影响保持温度及DTAB与正丁醇质量比为2:3,将组成的固定表面活性剂和助表面活性剂的混合液与油相按1:9、2:83:7-10:1的比例混合均匀，然后用不同pH值的水溶液进行滴定，观察溶液由混浊变澄清，再由澄清变混浊，记录此两点间滴加的水量，达到相平衡时微乳液的稳定区域通过目测法观测，各比例下的W/O微乳液稳定相区的拟三元相图如图8所示。从图8可以看出，pH值对DTAB/正丁醇/环己烷/水体系稳定区域有一定

11、的影响。随着pH值的增大，微乳液稳定区域逐渐减小。由于加入电解质，溶液的离子强度增大，微乳液液滴的双电层受到压缩，减少了水的穿透，同时促使微乳液液滴发生聚集和絮凝，从而使W/O微乳液单相区进一步增大，液晶区进一步缩小。但pH值对DTAB/正丁醇/环己烷/水体系稳定区域的影响不大。4结论通过对DTAB微乳液体系进行研究发现，当DTAB和正丁醇的质量比为2:3时，该微乳液体系对水有最大的增溶量；比较甲苯、二甲苯，环己烷、正己烷、正庚烷为油相时，DTAB/正丁醇/油相/水体系的稳定区域，发现DTAB/正己醇/正庚烷/水相对于其它油相的体系有着较大的稳定区域。同时，该微乳液体系的稳定区域受温度和pH值

12、影响较小，适用于作纳米材料制备过程中的微反应器。参考文献：1 JianmingWu,HongYana,XuehuZhang,etal.Magnesiumhydroxidenanoparticlessynthesizedinwater-in-oilmicroemulsions.JournalofColloidandInterfaceScience.200811:1-5.2 YANJinghui,LIZhongtian,WANGLinkun,etal.PreparationandcharacterizationofBaLiF3:Er3+nanoparticlesthehydrothermalmic

13、roemulsionsynthesizedmethod.JOURNALOFRAREEARTHS,2008,26:48-50.3 翟江微乳液简介.潍坊教育学院学报，2006,19(3):44-45.4 E.Friberg,P.A.Aikens.Aphasediagramapproachtodeterminethecompositionofvaporfromamicroemulsionbase.ColloidsandSurfacesAPhysicochemicalandEngineeringAspects2008,324：93-97.5 GuogenLiu,LeiShao,FeiGe,etal.Preparationofultrafinechitosanparticlesbyreversemicroemulsion.ChinaParticu