微乳液法
微乳液法制备催化剂
(3)双连续相
微乳液法原理及方法
微乳液作为纳米反应器的原理
以微乳液法制备纳米粒子时，通常采用反相(W/O) 微乳体系，其大小可控制在1~100nm之间,该“水滴”尺 度小且彼此分离，这种微小的“水滴”可看作是“纳米反 应器”或“微反应器”。并通过增溶不同的反应物而使反 应在“水滴”内进行，因而产物的粒径和形状都可调控， 此外，当“水滴”内的粒子长到大小接近“水滴”的大小 时，表面活性剂分子所形成的膜附着于粒子的表面，阻碍 了粒子的聚结，从而提高了粒子稳定性，并阻止其进一步 长大。
催化加氢 催化燃烧
(1) 低温催化燃烧 用微乳液法制得的Pt/Al2O3、CeO2/Al2O3催化剂，其在
CO燃烧时，与传统的催化剂相比，具有较低的燃烧温度 和较高的活性。 (2)高温催化燃烧
微乳法合成Pt/Al2O3可应用于甲苯的燃烧中，能够使 温度降到150℃~160℃；CeO2-BHA（六酸铝钡）在甲烷的 燃烧过程中，使其起燃温度在400℃左右，且甲烷具有更 高的燃烧活性。
微乳液法制备固体催化剂的应用
催化加氢 催化燃烧 碳氧化物加氢反应
CO + H2 Pd/ZrO2
CH3OH
CO2 + H2
CH4 + MeOH、CO(少量） CO + CH4、MeOH(少量）
微乳液法制备固体催化剂的应用
催化加氢 催化燃烧 碳氧化物加氢反应 光催化反应
微乳液的制备方法
微乳液的制备方法
微乳液的制备方法
微乳液的制备方法
微乳液是一种类似于乳液的溶液，其中包含了微小颗粒的油或水，这些颗粒的直径通常在10-100纳米之间。微乳液具有许多优点，例如高稳定性、高溶解度、易于制备和使用等。下面介绍常见的微乳液制备方法。
1. 温度法：该方法需要将油和表面活性剂溶解在高温下，然后
逐渐冷却至室温。在此过程中，微乳液形成，而油和表面活性剂的一部分会聚集在一起形成微小的颗粒。这种方法制备出的微乳液稳定性较高，但需要较长的制备时间。
2. 高压法：该方法涉及将油、水和表面活性剂放入高压玻璃容
器中，并在高温下进行搅拌，直到形成微乳液。此方法的优点是能够制备出高浓度的微乳液，但需要使用专业的设备和技术。
3. 超声波法：该方法涉及将油、水和表面活性剂放入容器中，
并使用超声波波动来形成微乳液。该方法制备时间短，但其稳定性较低。
4. 反相微乳化法：该方法涉及将油和表面活性剂混合，然后加
入水并搅拌，形成反相微乳液。该方法制备时间短，但其微乳液浓度较低。
以上是常见的微乳液制备方法，具体方法应根据所需微乳液的稳定性、浓度和使用要求选择。
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微乳法知识概述
微乳法
1. 几个根本名词、术语
自1943 年Hoar 和Schulman 觉察热力学稳定的油-水-外表活性剂-助外表活性剂均相体系并于1959 年正式定名为微乳液(microemulsion)以来，微乳的理论和应用争论都获得了长足的进展，使微乳成为界
面化学的一个重要并且是格外活泼的分支。目前微乳化技术已渗透到日用化工、精细化工、石油化工、
材料科学、生物技术以及环境科学等领域，成为当今国际上热门的、具有巨大应用潜力的争论领域。
※ 1.1 外表活性剂(surfactant)
从分子构造看，这类化合物由非极性的“链尾”和极性的“头基”两局部组成。非极性局部是直链或支
链的碳氢链或碳氟链，它们与水的亲和力极弱，而与油有较强的亲和力，因此被称为憎水基或亲油基(hydrophobic or lipophilic group)。极性头基为正、负离子或极性的非离子，它们通过离子-偶极或偶极-
偶极作用与水分子猛烈相互作用并且是水化的，因此被称为亲水基(hydrophilic group)或头基head groups。这类分子具有既亲水又亲油的双亲性质，因此又称为双亲分子。
由于双亲性质，这类物质趋向于富集在水/空气界面或油/水界面从而降低水的外表张力和油/水界面张力，因而具有“外表活性(surface activity); 在溶液中，当浓度足够大时，这类双亲分子则趋向于形成聚拢体，即“胶团”或“胶束”(micelle)。这两个过程即分别是所谓的吸附(adsorption)和胶团化(micellization) 过程。这种能产生吸附和胶团化的物质统称为“外表活性剂”，同时还被称为“双亲物质(amphiphile 〕等。
第四章微乳液法制备纳米材料
内容
微乳液基本原理 影响微乳法制备无机纳米材料的因素 微乳法合成无机纳米材料 结论
1 微乳液基本原理
定义：微乳液是由两种互不相溶液体在表面活性剂的作用 下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明的 液体分散体系，分散相直径约为1-100nm。
助表面活性剂：脂肪醇，胺
增加柔性，减少微 乳液生成时所需的
作用： （1）降低界面张力；
弯曲能，使微乳液 液滴易生成
（2）增ห้องสมุดไป่ตู้界面膜的流动性；
（3）调整表面活性剂HLB值 (表面活性剂的亲水性)。
“水池”
定义：微乳液中，微小的“水池”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，其大小可控制在几十至几百个埃之间。
乳液法概述
乳液法：利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用 下形成一个均匀的乳液，从乳液中析出固相，这样可使成核、 生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小的球形液滴内，从 而可形成球形颗粒，避免了颗粒之间进一步团聚。
方法的关键：使每个含有前驱体的水溶液滴被一连续油 相包围，前驱体不溶于该油相型乳液中，也就是要形成油包 水（w/O) 型乳液。
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” 。 作用：这种特殊的微环境，或称“微反应器”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。 微乳颗粒在不停地作布朗运动，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链可以互相渗入。与此同时，“水池” 中的物质可以穿过界面进入另一颗粒中。
纳米颗粒尺寸控制方法总结
纳米颗粒尺寸控制方法总结
纳米颗粒是一种具有特殊物理、化学和生物特性的材料，在众多领域中都有广泛的应用。为了充分发挥纳米材料的特性，尺寸控制是至关重要的。本文将总结几种常用的纳米颗粒尺寸控制方法，包括物理方法、化学方法和生物方法。
1. 物理方法
1.1. 溶剂蒸发法（Solvent Evaporation）
溶剂蒸发法是最常用的纳米颗粒尺寸控制方法之一。该方法通过控制溶剂的蒸发速率来控制颗粒的尺寸。首先，在溶液中溶解所需材料，然后将溶液滴在表面上，并使其蒸发。当溶剂逐渐蒸发时，颗粒会逐渐形成并沉积在基底上。通过调整溶剂的挥发速率，可以控制颗粒的尺寸。
1.2. 焙烧法（Annealing）
焙烧法是一种常用的尺寸控制方法，尤其针对金属纳米颗粒。通过加热纳米颗粒，可以使其发生熔化和重结晶，从而改变其尺寸。通过调整焙烧的温度、时间和气氛，可以控制纳米颗粒的生长和形貌。
1.3. 微乳液法（Microemulsion）
微乳液法是一种常用的尺寸控制方法，在制备纳米颗粒方面具有优势。微乳液是一种由胶束组成的稳定的乳状液体，其中纳米颗粒可以在胶束中形成并控制其尺寸。通过调整微乳液的成分和比例，可以控制纳米颗粒的尺寸和形状。
2. 化学方法
2.1. 水热合成法（Hydrothermal Synthesis）
水热合成法是一种常用的纳米颗粒尺寸控制方法，尤其用于金属氧化物和碳材料的制备。该方法利用高温高压下的反应条件，
在水溶液中形成纳米颗粒。通过调整反应温度、时间和溶液成分，可以控制纳米颗粒的尺寸和形貌。
2.2. 氧化还原法（Reduction-Oxidation）
微乳液法制备纳米材料的概述
微乳液法制备纳米材料的概述
1.微乳液的形成机理
微乳液是由油、水、乳化剂组成的各向同性、热力学稳定的透明或半透明胶体分散体系，其分散相直径一般在10至50nm范围，界面厚度通常
为2至5nm，由于分散相尺寸远小于可见光波长，因此微乳液一般为透明或半透明的。
尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处即有O/W 型和W/O 型，但微乳液和普通乳状液有2 个根本的不同点：其一，普通乳状液的形成一般需要外界提供能量如经过搅拌、超声粉碎、胶体磨处理等才能形成，而微乳液的形成是自发的，不需要外界提供能量；其二，普通乳状液是热力学不稳定体系，在存放过程中将发生聚结而最终分成油、水两相，而微乳液是热力学稳定体系，不会发生聚结，即使在超离心作用下出现暂时的分层现象，一旦取消离心力场，分层现象即消失，还原到原来的稳定体系。有关微乳体系的形成机理，目前存在瞬时负界面张力理论、双重膜理论、几何排列理论以及R 比理论，并且有关微乳体系研究的方法还在不断增加。
2.微乳液法制备的纳米材料的特点
微乳胶束的结构处于动态平衡中，胶束间不断碰撞而聚集成二聚体、三聚体。这些聚集体的形成会影响胶束直径的单分散性，进而影响合成微粒粒径的单分散性。同时，通过控制胶束及水池的形态、结构、极性、疏水性等，可望用分子规模控制纳米粒子的大小、形态、结构及物性的特异性。用该法制备纳米粒子的实验装置简单，能耗低，操作容易，具有以下明显的特点：（1）粒径分布较窄，粒径可以控制；（2）选择不同的表面活性剂修饰微粒子表面，可获得特殊性质的纳米微粒；（3）粒子的表面包覆一层（或几层）表面活性剂，粒子间不易聚结，稳定性好；（4）粒子表层类似于活性膜，该层基
微乳液法
微乳液法
微乳液是两种互不相容的液体形成的热力学稳定、各相同性、外观透明或不透明的分散体系；是由水溶液，有机溶剂，表面活性剂以及助表面活性剂构成，一般有水包油型和油包水型以及近年来发展的连续双包型。微乳液制备有机纳米材料的特点在于：微反应器的界面是一层表面活性剂分子，在微反应器中形成的纳米颗粒因这层界面膜隔离而不能聚结，是理想的反应介质。由于微乳液的结构可以限制了颗粒的生长，使纳米颗粒的制备变得容易。这种方法的实验装置简单，操作方便，并且可以人为控制粒径，因此在有机纳米颗粒的制备中具有极其广泛的应用前景。例如Debuigne 报道了[ 1] 用微乳液法制备胆固醇和聚酰胺纤维等纳米材料。微乳液法制备胆固醇和聚酰胺纤维等纳米材料是在连续超声波作用下，在有机相中加入一种表面活性剂，接着根据水与表面活性剂的比例向有机相中加入相应数量的水，得到的乳液透明并且很稳定，然后将有机分子溶液逐滴加入到上述乳液中，在超声波和磁搅拌作用下保持适当的时间就完成了胆固醇和聚酰胺纤维等有机纳米材料的制备。制备的胆固醇和聚酰胺纤维等有机纳米粒子的大小受有机分子浓度、因素R= [H2O] / [ AOT]、溶液体积以及容器的几何形状等条件的影响不大，粒子大小均在4~ 7 nm之间，而且这些有机纳米材料存放几个30 d都很稳定。F.Q.Hu 等人[ 2] 利用微乳法成功地制备了含有缩氨酸的固体油脂纳米材料，并研究了这种有机纳米材料的性质以及在控制药物释放方面的应用，发现固体油脂纳米材料具有更好的耐药量、生物降解能力、较高的生物药效率，对大脑较好的靶向作用，同时这种含有缩氨酸的固体油脂纳米材料使药物的释放时间延长超过20 d。通过选择不同的表面活性剂即可对纳米颗粒的表面进行修饰，并能够控制颗粒粒径的大小；由于助表面活性剂以及表面活性剂的存在，在某种程度上，对纳米微粒的纯度有一定影响，甚至影响纳米材料的某些性能。Shlomo Magdassi 等人报道了[ 3] 用微乳法制备了一系列的有机纳米材料如聚交酯、胆固醇等有机纳米材料。
微乳液法制备纳米微粒
纳米材料
——微乳液法制备纳米微粒
微乳液法的概述：
微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成均匀的乳液，从乳液中析出固相从而制备出一定粒径的纳米粉体。但相对于细乳液和普通乳液而言的，微乳液颗粒直径约为l0～lOOnm，细乳液颗粒直径约为lO0~400nm，普通乳液颗粒直径一般在几百纳米到上千纳米。一般情况下，将两种互补相溶的液体在表面活性剂作用下所形成的热力学稳定、各项同性、外观透明或半透明、粒径l～lOOnm 的分散体系称为微乳液。相应的把制备微乳液的技术称为微乳化技术(MET)。1982年Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合肼或者氢气还原在w／0型微乳液水合中的贵金属盐，得到了分散的Pt、Pd、Ru、Ir 金属颗粒(3~40nm)。从此以后，微乳液理论的研究获得了飞速发展，尤其是2O世纪9O年代以来，微乳液应用研究更快，在许多领域如3次采油、污水治理、萃取分离、催化、食品、生物医药、化妆品、材料制备、化学反应介质，涂料等领域均具有潜在的应用前景。微乳液法是一种简单易行而又具有智能化特点的新方法，是目前研究的热点。运用微乳液法制备纳米粉体是一个非常重要的领域。运用微乳液法制备的纳米颗粒主要有以下几类。：(1)金属，如Pt、Pd、Rh、Ir、Au、Ag、Cu等；(2)硫化物CdS、PbS、CuS等；(3)Ni、Co、Fe等与B的化合物；(4)氯化物AgC1、AuC1 等；(5)碱土金属碳酸盐，如CaCO3、BaCO3、Sr—CO3；(6)氧化物Eu2O 、Fe2O。、Bi2O 及氢氧化物如Al(0H)3 等。
5-微乳液法 (1)
1915年，奥斯特瓦尔德《被遗忘了尺寸的世
乳液需要借助高速搅拌或超声振荡等外力
微乳液无需任何机械功，只需按照配方，热力学
等）随浓度的增加，表面张力升高；
（醇，羧酸等）随浓度的增加，表面张力变化不明显；
界面
CTAB
H atom C atom N atom O atom S atom
lyophobic, hydrophobic 疏水的
lyophilic, hydrophilic
Amphiphilic
碳氢链在8～20个碳原子两亲分子
材料合成技术与方法
（2）按头部基团分类
阴离子表面活性剂：亲水基为阴离子
Sodium dodecyl sulfonate 十二烷基磺酸钠Sodium dodecyl sulfate 十二烷基硫酸钠
CH
3CH
2
CH
2
CH
2
—OSO
3
—Na+
烷基磺酸钠材料合成技术与方法
阴离子表面活性剂：亲水基为阴离子
疏水基：由C10～C20的长链烃基
亲水基：羧酸、磺酸、硫酸、磷酸等
特点：原料易得、性能优良、很好的润湿性和去污功能
Sodium dodecyl sulfonate
十二烷基磺酸钠
Sodium dodecyl sulfate
十二烷基硫酸钠
poly(ethylene glycol), poly(ethylene oxide), poly(oxyethylene)聚乙二醇，聚环氧乙烷，聚氧乙撑
在固体表面有强烈的吸附性
胶团化：表面活性剂在溶液中分散，当达到一定浓度时，表面活性剂分子会从单体（单个
此时的浓度，即形成胶团的浓度
胶团（胶束，
反胶团（反胶束，
反相胶束）
水亲油基朝外，亲水基朝里
一种聚乙烯蜡微乳液及其制备方法
一种聚乙烯蜡微乳液及其制备方法
聚乙烯蜡是一种常见的合成蜡，具有良好的热稳定性和低粘度特性，广泛应用于涂料、油墨、塑料加工等领域。为了提高聚乙烯蜡的分散性和稳定性，研究人员开发了一种聚乙烯蜡微乳液，可以有效地将聚乙烯蜡分散在水相中，从而方便后续加工和应用。
制备聚乙烯蜡微乳液的方法有多种，下面将介绍一种常见的制备方法。
准备好所需的原料和设备。原料包括聚乙烯蜡、表面活性剂、助溶剂等，设备包括反应釜、搅拌器等。
然后，在反应釜中加入适量的水相，加热至一定温度。同时，在另一个容器中，将聚乙烯蜡和助溶剂混合均匀，得到聚乙烯蜡溶液。
接下来，将聚乙烯蜡溶液缓慢地加入到加热的水相中，并持续搅拌。搅拌的目的是将聚乙烯蜡溶液均匀地分散在水相中，形成乳液。
随后，将适量的表面活性剂加入乳液中，并继续搅拌。表面活性剂的作用是降低乳液的表面张力，使乳液更加稳定。
调整乳液的pH值和粘度，并进行必要的过滤和除杂处理，得到最终的聚乙烯蜡微乳液。
聚乙烯蜡微乳液具有以下优点：首先，微乳液中的聚乙烯蜡粒子尺
寸小，分散性好，可以提高涂料、油墨等产品的光泽和抗划伤性能；其次，微乳液中的聚乙烯蜡可以形成一层均匀的保护膜，在塑料加工中起到润滑和防粘的作用；此外，微乳液还可以提高聚乙烯蜡的溶解度，提高其在水相中的稳定性。
聚乙烯蜡微乳液的应用非常广泛。在涂料领域，聚乙烯蜡微乳液可以用作涂料的亮光剂，提高涂料的光泽度和抗划伤性能；在油墨领域，聚乙烯蜡微乳液可以用作油墨的分散剂和润滑剂，提高油墨的均匀性和流动性；在塑料加工领域，聚乙烯蜡微乳液可以用作塑料的润滑剂和防粘剂，提高塑料制品的加工性能和表面质量。
纳米材料导论微乳液法
4 纳米微粒的微乳液制备法原理
将微乳液“水池”作为“微反应器” ，利用微乳 液“水池”间可以进行物质交换的原理制备纳米粉 体
将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中 一定条件下混合 两种反应物通过物质交换而彼此遭遇，产生反应，纳米微粒可在 “水池”中稳定存在 通过超速离心，或将水和丙酮的混合物加入反应完成后的微乳液 中等办法使纳米微粒与微乳液分离 以有机溶剂清洗以去除附着在微粒表面的油和表面活性剂 在一定温度下进行干燥处理，即可得到纳米微粒的固体样品
反应物浓度较低时，用于形成成核中心的粒子数量较少， 因此反应之初只形成少量的成核中心，导致粒径较大；
增加反应物浓度，成核数目增多，粒径尺寸降低； 继续增加反应物浓度，成核数目达到一定程度时保持不变， 此时离子浓度继续增加就会导致粒子粒径的增大。
Reducing agent
＝ 3～5
metal
c反应温度和时间
以 选择合适的微乳系统是材料制备的前题。
影响因素
➢ 表面活性剂性质的影响 ➢ 水/表面活性剂摩尔比的影响 ➢ 反应温度和时间的影响
A 表面活性剂
表面活性剂性质决定微乳体系中“水池”界面
性质，对纳米粒子的形貌和粒径具有关键作用。
H2O/S浓度比
表面活性剂浓度恒定时，H2O/S 浓度之比ω0 越小， 液滴越小，形成的被活性剂包裹的核越小，最终的
微乳液聚合定义
微乳液聚合定义
微乳液聚合是指在水相中存在着油微乳液胶体的聚合过程。所谓微乳液，是指油滴具有纳米尺度的尺寸，在水相中能够长期保持分散稳定。微乳液聚合是一种重要的胶体聚合方法，能够用于制备具有功能性的高分子材料。本文将探讨微乳液聚合的原理、影响因素和应用。
微乳液聚合的原理是通过在水相中存在的油滴作为反应介质，实现聚合反应。在微乳液体系中，油滴与水相之间存在较高的界面活性剂浓度和表面张力，这有利于催化剂的扩散，促进了聚合反应的进行。此外，界面活性剂还能够在油滴表面吸附高分子聚合物，从而稳定微乳液体系。
影响微乳液聚合的因素有很多，其中包括界面活性剂的种类和浓度、油相和水相的比例、溶剂的选择等。界面活性剂的种类和浓度是微乳液聚合成功与否的关键因素。不同种类的界面活性剂的形成的微乳液稳定性和聚合速率不同。油相和水相的比例也会影响微乳液的稳定性和聚合反应的进行。通常情况下，较高的油相浓度有助于微乳液的形成和维持。
微乳液聚合具有许多优点和应用前景。首先，微乳液聚合可以在常温下进行反应，避免了高温带来的问题。其次，微乳液聚合能够制备出具有均一微观结构的高分子材料，这对于应用于生物医学领域的材料特别有意义。此外，微乳液胶体中的油滴本身就具有大量的纳米孔径，可以用于制备纳米级材料。此外，微乳液聚合方法还可以用于制备诸如聚合物纳米胶粒、聚合物薄膜等高性能材料。
总之，微乳液聚合作为一种重要的胶体聚合方法，在高分子材料领域具有广阔的应用前景。微乳液聚合的原理是通过在水相中存在的油滴作为反应介质，实现聚合反应。界面活性剂的种类和浓度、油相和水相的比例、溶剂的选择等因素会对微乳液聚合的结果产生影响。微乳液聚合具有许多优点，包括低温、均匀结构、纳米孔径等。未来，微乳液聚合在高分子材料领域的应用将更加广泛，并为材料科学的发展做出贡献。
微乳液共聚
微乳液共聚是一种制备聚合物微乳液的方法，通常用于高分子材料合成。微乳液共聚可以在达到高反应速率的同时制备得到相对较大的分子质量，因此已取代常规乳液聚合的趋势。
微乳液共聚的优点包括：反应容易控制，可同时获得高聚合速率和高平均键长（使用高乳化剂浓度和低引发剂浓度），制得的聚合物乳液可以直接使用，微乳液粒径分布小等。
在微乳液共聚过程中，疏水材料完全溶于不含任何有机溶剂的水中，形成透明或半透明的热力学稳定的溶液。当聚合反应完成后，溶有聚合物的微乳液可直接使用或经分离出聚合物后使用。
如需更多信息，建议阅读高分子科学相关的书籍或咨询专业人士。
微乳液法的原理及应用
微乳液法的原理及应用
1. 引言
微乳液法是一种重要的纳米粒子制备方法，在材料科学、化工工艺以及生物医学等领域有着广泛的应用。本文将介绍微乳液法的原理，并探讨它在不同领域的应用情况。
2. 微乳液法的原理
微乳液法是利用表面活性剂和油相之间的相互作用力，形成稳定的微乳液，然后通过适当的方法将其转化为纳米粒子的制备方法。微乳液法的原理基于以下几个关键步骤：
2.1 表面活性剂选择
在微乳液法中，表面活性剂的选择非常重要。合适的表面活性剂能够有效地降低油相和水相的表面张力，并促进微乳液的形成。常用的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂等。
2.2 油相选择
油相是指在微乳液中的非极性溶剂，通常是有机溶剂。合适的油相选择能够提供适合的环境条件，促进纳米粒子的形成和稳定。
2.3 能量输入
微乳液法需要通过能量输入来促进反应的进行。通常可以采用机械搅拌、超声波处理或高压均质等方法来提供能量输入，以实现纳米粒子的制备。
3. 微乳液法的应用
微乳液法在不同领域都有广泛的应用。以下列举了几个常见的应用领域：
3.1 材料科学
微乳液法可以用于制备纳米材料，如金属纳米粒子、氧化物纳米颗粒等。这些纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质，在催化、光学、电子学和生物医学等方面有着重要的应用。
3.2 化工工艺
微乳液法可以用于调控反应过程中的粒子大小和形状，从而改善化工工艺的效率和产品品质。例如，在聚合反应中，微乳液法可以控制粒子大小和分散性，提高聚合反应的选择性和产率。
3.3 生物医学
微乳液法在药物输送和生物成像等方面也有着广泛的应用。通过调控微乳液的组成和结构，可以将药物有效地封装进纳米粒子中，提高药物的稳定性和生物利用度。此外，微乳液还可以作为载体用于生物成像，如荧光探针的传递和MRI对比剂的制备。
微乳液法制备纳米微粒
纳米材料
微乳液法制备纳米微粒
微乳液法的概述：微乳液法是利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成均匀的乳液，从乳液中析出固相从而制备出一定粒径的纳米粉体。但相对于细乳液和普通乳液而言的，微乳液颗粒直径约为10〜100nm细乳液颗粒直径约为I00~400nm,普通乳液颗粒直径一般在几百纳米到上千纳米。一般情况下，将两种互补相溶的液体在表面活性剂作用下所形成的热力学稳定、各项同性、外观透明或半透明、粒径I 〜I00nm 的分散体系称为微乳液。相应的把制备微乳
液的技术称为微乳化技术(MET)。982年Bout onmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合肼或者氢气还原在w/0型微乳液水合中的贵金属盐，得到了分散的Pt、Pd、Ru Ir
金属颗粒(3~40nm) 。从此以后, 微乳液理论的研究获得了飞速发展, 尤其是20世纪90年代以来,微乳液应用研究更快,在许多领域如3次采油、污水治理、萃取分离、催化、食品、生
物医药、化妆品、材料制备、化学反应介质,涂料等领域均具有潜在的应用前景。微乳液法是一种简单易行而又具有智能化特点的新方法,是目前研究的热点。运用微乳液法制备纳
米粉体是一个非常重要的领域。运用微乳液法制备的纳米颗粒主要有以下几类。：(1) 金属, 如Pt、Pd、Rh Ir、Au、Ag、Cu等; (2)硫化物CdS PbS CuS等; (3)Ni、Co、Fe 等与B 的化合物；(4) 氯化物AgC1、AuC1 等；(5) 碱土金属碳酸盐,如CaC0、3 BaC03、Sr—C03；(6) 氧化物Eu20 、
微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备与表征
微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备与表征
微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备与表征是一项重要的研究领域。它是通过在微乳液中将聚合物前驱体迅速聚合成微球，制备出基本无污染的纳米颗粒，具有很重要的应用意义。下面我们将从制备步骤和表征分析两个方面来展开讨论。
一、制备步骤
微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备需要按照以下步骤进行：
1. 制备微乳液：将表面活性剂以一定比例溶解在水中，加入油相中，用高速搅拌器搅拌得到微乳液。
2. 加入聚合物前驱体：将聚合物前驱体加入微乳液中并搅拌，控制良好的温度、时间和pH值等条件，使前驱体快速聚合成微球。
3. 洗涤：将制备好的纳米聚苯乙烯微球用稀硝酸水洗涤，去除微乳液和表面活性剂等杂质。
4. 干燥：将洗涤后的微球在恒温箱中干燥，得到成品。
二、表征分析
制备好的微球需要进行一系列的表征分析，常用的方法有扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)等。
1. 扫描电镜(SEM)：SEM可以观察到微球的形貌和表面形貌。通过SEM图像能够发现微球的大小和形状，也能够检测到微球的表面形貌，了解微球的几何形状和微观特征。
2. 透射电镜(TEM)：TEM可以观察到微球的内部形貌和结构。通过TEM图像能够发现微球的内部纳米结构和粒子分布，了解微球的粒径大小和内部结构。
3. 动态光散射(DLS)：DLS可以测量微球的尺寸分布和粒径分布。通过DLS数据能够反映微球的粒径大小和粒径分布情况，为后续应用提供依据。
综上所述，微乳液法纳米聚苯乙烯微球的制备与表征是一项具有重要应用价值的研究，需要按照严格的步骤进行制备和表征分析。通
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金属硫化物纳米微粒的制备
在CS2–water–ethylenediamine中合成CdS 纳米球
H2N–CH2–CH2–NH2 + CS2
n(H2N–CH2–CH2–NH–CS–SH)
H2N–CH2–CH2–NH–CS–SH
(1)
(–HN–CH2–CH2–NH–CS-) n+ nH2S (2)
5 影响微乳法制备无机纳米材料的因素
以
纳米尺寸的“水池”是制备纳米粒子的关键，所 选择合适的微乳系统是材料制备的前题。
影响因素
表面活性剂性质的影响 水/表面活性剂摩尔比的影响 反应温度和时间的影响
A 表面活性剂
表面活性剂性质决定微乳体系中“水池”界面 性质，对纳米粒子的形貌和粒径具有关键作用。
气体通常为NH3，H2S
CoAl2O4 天蓝纳米陶瓷颜料的制备采用如下几个步骤: ⑴25℃下,将Span80和Tween60的复合表面活性剂和正己醇的 助表面活性剂按照一定的比例混合,在搅拌中缓慢加入一定量的 120#汽油,不停搅拌30min至澄清透明备用。 ⑵CoCl2 和Al (NO3 ) 3 按照CoCl2 :Al(NO3 ) 3 = 1: 2 (摩尔 比)的比例混合,分别配制成Co2+质量百分比浓度为6%、8% 和10%的前驱体水溶液,在搅拌下向上述汽油液中缓慢滴加 Co2 + 、Al3 +混合溶液,制得外观澄清的含有Co2 + ,Al3 +的 微乳液。 ⑶不断搅拌中向上述微乳液中通入NH3 气至pH值为9,生成 混合氢氧化物纳米粒子并沉淀完全,滴加适量破乳剂丙酮并 烘干乳液。 ⑷所得的干燥粉体在马弗炉中于1000℃保温40min,合成钴 铝尖晶石陶瓷颜料。
Synthesis of Ni–Co needle-like alloys
3ml Ⅰ After 5min Ⅱ 80OC回流 Ⅱ
Ⅰ
65OC回流
a)
t=10min
b)
t=50min
c)
t=150min
合成金属氧化物
Survey from the Literature of Oxides Prepared from Microemulsions
＝ 3～5
c反应温度和时间
温度低 温度高 反应时间 反应可能不会发生 产物可能聚集，使粒径变大 直接影响产物的形貌 pH值，还原剂和 沉淀剂的性质等
其它因素：
6 微乳液法的特点
粒径分布较窄，易控制,可以较易获得粒径均匀的纳米微粒． 通过选择不同的表面活性剂分子对粒子表面进行修饰，可获得所需特 殊物理、化学性质的纳米材料
1 粉体的制备
先配制微乳液A和B, A的水相为Fe3 +和Sn4 + 、Au3 +的混合溶液, B的水相为 氨水溶液(其中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%). 剧烈搅拌下将B慢慢加入A中, 继续搅拌2h后, 用高速离心机分离(10 000 r/min, 20 min) , 沉淀物用无水乙醇洗涤数次, 再用去离子水洗涤, 直至无Cl- 检 出干燥, 得氧化铁前驱体, 经400 ℃下灼烧1 h后得到氧化铁粉体
蒸气
f≠0
7
液体
f=0
1.3 对于溶液，溶质的加入将改变溶液的表面张 力
Ⅰ
Ⅱ Ⅲ
c
8
2.3 第Ⅲ类曲线
特点：初始低浓度时， 随浓度增加急剧下降， 但 到一定浓度后几乎不再变化。
Ⅰ
溶质：表面活性剂
有8个以上碳的有机酸盐、
有机胺盐、磺酸盐、苯磺
Ⅱ Ⅲ
酸盐等。
9
c
2 乳状液的类型转化
O/W型和W/O型乳状液相互转化的现 象，通常称为反相。 外加物质（乳化剂、电解质等）
反应动力学也有较大的改变。 微乳颗粒在不停地作布朗运动，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链可以互相渗入。与此同
时，“水池”中的物质可以穿过界面进入另一颗粒中。
4 纳米微粒的微乳液制备法原理
将微乳液“水池”作为“微反应器” ，利用微乳液 “水池”间可以进行物质交换的原理制备纳米粉体
将两种反应物分别溶于组成完全相同的两份微乳液中 一定条件下混合 两种反应物通过物质交换而彼此遭遇，产生反应，纳米微粒可在 “水池”中稳定存在 通过超速离心，或将水和丙酮的混合物加入反应完成后的微乳液 中等办法使纳米微粒与微乳液分离 以有机溶剂清洗以去除附着在微粒表面的油和表面活性剂 在一定温度下进行干燥处理，即可得到纳米微粒的固体样品
增加内相物质使其体积超过一定值 （74.02%） 环境条件（温度等）
广泛用于微乳状液的制备，且不需要使用助剂(琥珀酸-2-乙基己基磺酸钠)
3 微乳液体系
Na+ -O3S CH COOCH2CH(C2H5)C4H9
组成：
水溶液 CH2 COOCH2CH(C2H5)C4H9 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(CTAB十六烷基三
H2O/S浓度比
表面活性剂浓度恒定时，H2O/S 浓度之比ω0 越小， 液滴越小，形成的被活性剂包裹的核越小，最终的 粒子尺寸就越小。 H2O 水核半径∝ 表面活性剂
在一定的W（水与表面活性剂的摩尔数之比）范围内， “水 池”半径RW与W近似呈线性关系。根据RW与W的关系，可根 据某个W时的RW值推算出另一W时的RW值。
其它无机化合物纳米微粒的制备
乳液法概述
乳液法：利用两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作 用下形成一个均匀的乳液，从乳液中析出固相，这样 可使成核、生长、聚结、团聚等过程局限在一个微小 的球形液滴内，从而可形成球形颗粒，又避免了颗粒 之间进一步团聚。 方法的关键：使每个含有前驱体的水溶液滴被一连续 油相包围，前驱体不溶于该油相型乳液中，也就是要 形成油包水（w/O) 型乳液。 特点：非均相的液相合成法，具有粒度分布较窄并且 容易控制
检验水包油乳状液 加入水溶性染料 如亚甲基蓝，说 明水是连续相。 加入油溶性的 染料红色苏丹 Ⅲ，说明油是 不连续相。
表面活性剂
亲油基 亲水基
链尾 直链或支链 碳氢链或碳氟链
头基 正、负离子 或极性非离子
基本概念
一、溶液的表面张力（ ）
引起液体表面收缩的单位长度上的力 1.1 产生原因： 液体表面层分子与内部分子的受力不一样
微乳液制备的方式
（ I）
反应物A
总结
发生化学反应
混
反应物B
合
形成AB沉淀 还原反应
（II）
可溶金属盐
加入还原剂
形成金属沉淀
发生化学反应
（III）
阳离子可溶盐
气泡穿过微乳液
形成沉淀
纳米粒子的收集
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。
金属单质和合金的制备
Representative Examples Of Nanoparticulate Metals Prepared by Reduction in Microemulsions
CTAB-H2O-n-hexanol体系中用还原法合成金属镍
2Ni
2+
+ N 2H 4 +
4OH -
在微乳液界面强度较大时，反应产物的生长将受到限 制。如微乳颗粒大小控制在几十个埃，则反应产物以 纳米微粒的形式分散在不同的微乳液“水池”中。
W/O型微乳夜中超细颗粒形成的机理
(1)
两种微乳液混合
两微乳液A、B混合碰撞聚结形成AB沉淀
反应物A 液滴间碰撞传质 发生化学反应
混合两个微乳液
反应物B
形成沉淀
B 反应物浓度的影响
适当调节反应物的浓度，可使制取粒子的大小受到控制。理论上，在最 优反应物浓度条件下可获得最小的粒子粒径。 Ravet et al(1987)利用成核过程解释这一现象： 反应物浓度较低时，用于形成成核中心的粒子数量较少， 因此反应之初只形成少量的成核中心，导致粒径较大； 增加反应物浓度，成核数目增多，粒径尺寸降低； 继续增加反应物浓度，成核数目达到一定程度时保持不变， 此时离子浓度继续增加就会导致粒子粒径的增大。 Reducing agent metal
“水池”
定义：微乳液中，微小的“水池”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，其大小可控制在几十至几百个埃之间。
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” 。
作用：这种特殊的微环境，或称“微反应器”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
甲基溴化铵 )
非离子(Triton X（聚氧乙烯醚类） )
作用：(1) 增加表面活性，降低油水界面张力
(2) 阻止液滴聚集，提高稳定性 增加柔性，减少微
助表面活性剂：脂肪醇，胺
作用： （1）降低界面张力；
乳液生成时所需的 弯曲能，使微乳液 液滴易生成
（2）增加界面膜的流动性； （3）调整表面活性剂HLB值 (表面活性剂的亲水性)。
(2)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
Microemulsion containing reactant A
发生化学反应
反应物A
还原剂 加入反应物B 或气体
形成沉淀
还原剂通常为N2H4.H2O，NaBH4，H2
微乳法合成ZnO 纳米线
Zn(ACAC)+NaOH
PH=14
CTAB-Zn(OH)42- solution-n-hexanol-n-heptane
stirring
SEM image of ZnO nanowires
autoclave
1400C13h
diameter: 30-150nm Single crystal structure
烘干洗涤法－让含有纳米粒子的微乳液在真空箱中放置以除去其 中的水和有机溶剂，残余物再加同样的有机溶剂搅拌，离心沉降， 再分别用水和有机溶剂洗涤以除去表面活性剂。
此法未经高温处理，粒子不会团聚，但需要大量溶剂，且表 面活性剂不易回收，浪费较大。
絮凝、洗涤法－在己生成有纳米粒子的微乳液中加入丙酮或丙酮 与甲醇的混合液，立刻发生絮凝。分离出絮凝胶体，用大量的丙 酮清洗，然后再用真空烘干机干燥即得产品。
730C
2Ni(fcc) + N2 + 4H2O
Transmission electron micrograph and size distributionof nickel nanoparticles. [NiCl2]= 0.05 M; [N2H5OH]=1.0 M; water/CTAB/n-hexanol= 22/33/45; 73 °C
粒子表面包覆表面活性剂分子，不易聚结，稳定性好
纳米粒子表面的表面活性剂层类似于一个“活性膜”，该层可以被相
应的有机基团取代，从而制得特定需求的纳米功能材料．
纳米微粒表面的包覆，改善了纳米材料的界面性质，同时显著地改善 了其光学、催化及电流变等性质．
微乳法制备无机纳米材料
金属单质和合金纳米微粒的制备 金属氧化物的制备 金属硫化物纳米微粒的制备 其它无机化合物纳米微粒的制备
内容
微乳液基本原理
影响微乳法制备无机纳米材料的因素
微乳法合成无机纳米材料
结论
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1 微乳液基本原理
定义：微乳液是由两种互不相溶液体在表面活性剂的作用 下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明的 液体分散体系，分散相直径约为1-100nm。
亲油端 O/W W/O
W
亲水端
习惯上将不溶于水的有机物称油，将不连续以液珠形 式存在的相称为内相，将连续存在的液相称为外相。
微乳液法制备纳米材料
早期人们认为：油和水不能完全混溶，但可以形成不透 明的乳状液分散体系 1928年美国化学工程师Rodawald在研制皮革上光剂 时意外地得到了“透明乳状液” 1943年Hoar和Schulman证明了这是大小为8～80nm的 球形或圆柱形颗粒构成的分散体系 1958年Schulman给它定名为微乳液 （microemulsion），意思是微小颗粒的乳状液 60-90年代，微乳液的理论方面得到一定程度的发展 90年代以来微乳液的应用研究得到快速发展