表面活性剂和纳米技术
表面活性剂在纳米材料合成中的应用
溶致液晶的结构
三 、前沿应用
4、溶致液晶
两种表面活性剂组 装介孔结构的示意 图及二氧化硅的TEM图
三 、前沿应用
5、囊泡
囊泡具有稳定性和包容性，可以作为“纳米反
应器”制备纳米粒子，也可以制备空心球壳。
四 、结论展望
结论
（1）对纳米粒子具有稳定和分散的作用：
（2）对纳米材料形貌具有调控作用；
表面活性剂在纳米材料合成中的 应用
西北工业大学
蹇木强
报 告 内 容
☞背景及意义
☞作用机理
☞前沿应用 ☞结论展望
一 、背景及意义 1、纳米材料
纳米粒子的团聚
一 、背景及意义 2、表面活性剂
临界胶束浓度（CMC）:表面活性剂分子缔合形成
胶束的最低浓度。
一 、背景及意义
2、表面活性剂
有序分子组合体示意图
展望
表面活性剂在纳米材料形貌调控中具有优势，
随着研究的深入，表面活性剂有序分子组合体的
模板功能在纳米材料中将会发挥更大的作用，也
将会与纳米材料的优异性能产生协同作用。
Thank you
三 、前沿应用
3、微乳液
表面活性剂：
2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠（AOT）、SDS、
SDBS、CTAB等
助表面活性剂：
正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇等
脂肪醇
三 、前沿应用
3、微乳液
（1）配制两种微乳液； （2）物质交换或传递； （3）化学反应并成核； （4）生长成目的产物。
三 、前沿应用
使其反应。
（2）A、B两种反胶束溶液混合，通过反胶束的碰
撞，发生反应，并成核、生长。
（3）反应物由油相进入内部，水解产生纳米微粒。
表面活性剂在纳米技术中的应用研究
表面活性剂在纳米技术中的应用研究随着科技的不断进步和发展，纳米技术已经逐渐成为人们眼中的热门话题。
纳米技术是什么呢？纳米技术是一门专门处理和研究纳米材料的技术，它研究的是在纳米尺度下的物质的性质，并对其使用进行操作和制造。
而在纳米技术中，表面活性剂也是一个重要的研究领域。
那么，表面活性剂在纳米技术中有哪些应用呢？本篇文章将从纳米材料的性质、表面活性剂的作用、纳米技术中表面活性剂的应用三个方面进行探讨。
一、纳米材料的性质在纳米尺度下，由于表面积和界面现象因素的影响，物质的性质和性能都会发生很大的变化。
例如，纳米粒子的比表面积比普通材料更大，电子和离子的运动方式也有所不同，这些都为处理及进行改性提供了很好的基础。
二、表面活性剂的作用表面活性剂是指一类可以吸附在界面上，降低界面张力并改变界面性质的化学物质。
表面活性剂中的两端，一端的亲水性使其能够和水相相容，在水中形成“头”，另一端则是疏水性的，使其能够和油或其他疏水性液体相容，在疏水相中形成“尾”。
表面活性剂具有很好的分散、乳化和表面调节效果，能有效地调节纳米材料的粒径分布和表面性质。
三、纳米技术中表面活性剂的应用1. 纳米颗粒制备通过表面活性剂对纳米粒子进行改性，可以使纳米颗粒更好地分散在溶液中，并且粒径分布更为均匀。
同时，还可以通过调节表面活性剂的种类和用量来精细调控纳米颗粒的形貌和表面性质。
2. 纳米复合材料制备利用表面活性剂对不同的纳米材料进行复合，可以制备出具有良好性能和稳定性的纳米复合材料。
表面活性剂还可以通过改变纳米材料间的相互作用力，提高纳米复合材料的力学性能和导电性能等。
3. 纳米药物制备表面活性剂还可以用于纳米药物制备。
通过控制表面活性剂的存在和用量，可以制备出稳定的纳米药物载体，并且可以将表面活性剂与药物进行结合，提高药物的生物利用度。
总结表面活性剂作为一种重要的界面调节剂，在纳米技术中发挥了重要的作用。
通过表面活性剂的应用，可以使纳米材料更好地进行处理和改性，从而更好地发挥其应用价值。
纳米颗粒表面修饰技术的步骤与材料性能分析方法
纳米颗粒表面修饰技术的步骤与材料性能分析方法纳米颗粒是一种具有特殊物理、化学和生物学性质的材料，在纳米科技领域有着广泛的应用。
然而，纳米颗粒的表面性质往往直接影响其应用效果及性能稳定性，因此，通过表面修饰技术来调控纳米颗粒的性质成为一项重要的研究课题。
纳米颗粒表面修饰技术的步骤主要包括以下几个方面：1. 表面活性剂选择：在纳米颗粒表面修饰过程中，选择合适的表面活性剂是关键。
表面活性剂可以吸附在纳米颗粒表面形成一层保护膜，提高其分散度和稳定性。
常用的表面活性剂包括十二烷基硫酸钠 (SDS)、聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 等。
2. 表面修饰方法选择：纳米颗粒表面修饰方法多种多样，包括物理法、化学法和生物法等。
物理法主要采用物理吸附、溶剂分散等方式进行修饰；化学法通过化学反应从而改变纳米颗粒表面的性质；生物法则是利用生物分子进行表面修饰。
不同的修饰方法适用于不同的材料。
3. 表面修饰环境条件控制：表面修饰过程中的环境条件同样重要。
例如，修饰温度、搅拌速度、溶液浓度等因素，都会对纳米颗粒的表面修饰效果产生影响。
合理控制这些环境条件，可以有效改善纳米颗粒的表面性质。
接下来是纳米颗粒表面修饰后的性能分析方法：1. 粒径分析：粒径是纳米颗粒最基本的性能参数之一。
常用的粒径分析方法有动态光散射仪(DLS)和透射电子显微镜(TEM)。
DLS可以测量纳米颗粒的平均粒径和粒径分布；TEM则可以观察纳米颗粒的形貌和大小。
2. 表面形貌分析：纳米颗粒的形貌对其性能具有重要影响。
扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)是常用的表面形貌分析工具。
SEM可以观察到纳米颗粒的表面形貌和形状；AFM则可实现对纳米颗粒三维形貌的观察。
3. 表面化学成分分析：表面化学成分分析帮助了解纳米颗粒的化学性质。
X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)是常用的表面化学成分分析方法。
XPS可以定量分析纳米颗粒表面化学元素及其化学键状态；FTIR可用于观察纳米颗粒表面功能基团的吸收峰。
表面活性剂在纳米材料形貌调控中的作用及机理研究进展
Vol 135No 16化基金项目:河南省杰出青年科学基金项目(No.0312*******);河南省教育厅自然科学基金项目作者简介:王培义(1960-),男,教授,硕士生导师,主要研究方向:精细化学品和功能材料。
表面活性剂在纳米材料形貌调控中的作用及机理研究进展王培义 张晓丽 徐甲强(郑州轻工业学院材料与化工学院,郑州450002)摘 要 介绍了表面活性剂在纳米材料合成中的软模板作用和稳定分散作用,重点综述了利用表面活性剂在溶液中聚集形成的胶团、反胶团、微乳液、囊泡、液晶等各种有序聚集体辅助制备纳米材料的作用机理。
展望了表面活性剂在纳米材料形貌调控中的应用前景。
关键词 纳米材料,形貌调控,表面活性剂,有序聚集体,作用机理Progress in f unction and mechanism of surfactant incontrolling of size and shape of nanomaterialsWang Peiyi Zhang Xiaoli Xu Jiaqiang(College of Material and Chemistry Engineering ,Zheng Zhou University ofLight Indust ry ,Zhengzhou 450002)Abstract The f unction of surfactants in controlling size and shape of nanomaterial particles ,which are template ac 2tion and dispersion property ,were anized surfactant assembles ,including micelles ,reverse micelles ,microe 2mulsion ,surfactant liquid crystal and surfactant vesicles are introduced and their mechanism in assistant formation of nano 2materials are summarized.the direction of research of surfactant in controlling of size and shape of nanomaterials is viewed.K ey w ords nanomaterial ,controlling shape ,surfactant ,organized assemble ,mechanism 在纳米材料研究过程中,只有实现对纳米材料微结构的有效控制,才有可能将其更有效地应用于微电子器件等高科技领域中,因此,纳米材料的形貌控制成为当前材料科学研究的前沿与热点。
表面活性剂在纳米技术中的应用
[30]黄海鸥，余刚．壳聚糖类絮凝剂及其在水处理中的应用给水排水，1999，25(11)：81[31]施凯，田立英，刘振儒综合治理药厂废水的研究水处理技术，1999，25(1)：54--58表面活性剂在纳米技术中的应用孙国良(中国石化仪征化纤股份有限公司产品技术开发中心仪征21．1900)摘要本文综述了表面活性剂在纳米技术中的应用。
论述了袁面活性剂在液相沉淀法和微乳液法制备纳米材料中的作用和原理。
详细介绍了表面活性剂在纳米复合材料制备中对粘土的有机化处理机理。
并对纳米材料表面处理工艺中表面活性荆应用作了较．g,49N阐述。
关键词表面活性剂；纳米材料“小是美丽的”，纳米材料以其特有的尺寸效应、电子效应、光学效应和双亲双疏效应广泛应用于农业、电子、化工、通信、环保和制药甚至武器制造等领域。
纳米技术正成为继电子技术、生物技术和基因工程之后的又一项可能对人类文明产生深远影响的新产业革命。
表面活性剂具有独特的亲油亲水结构，具有乳化、润滑、洗净、分散、抗静电、杀菌等一系列作用，被誉为“工业味精”。
广泛应用于工农业生产和人类生活的各个方面。
因此从纳米技术诞生伊始，表面活性剂在纳米材料的制备和应用过程中都起着极为重要的作用。
如在纳米材料的制备技术中，利用表面活性剂优良的乳化和表面活性性能，制备微乳液，每一个微乳液囊作为一个微型反应器，从而制备颗粒均匀的纳米粒子。
表面活性荆在纳米技术中的另一个重要作用就是对纳米粒子进行表面处理。
有利于其在其它高分子疏水材料：}r的分散，极大地拓宽了纳米材料的应用领域。
1表面活性剂在纳米材料制备中的应用纳米材料的颗粒尺寸、形貌和晶型的均一性是纳米材料卓越功能的可靠保证，因此在纳米材料的合成过程中，必须有效地控制粒子的粒径大小及分布、粒子的形貌及团聚状态。
表面活性剂的引入成为经济和卓有成效的手段之一。
1．1在液相沉淀法中应用目前合成纳米材料主要有三种：固相法、液相法和气相法。
其中尤以液相沉淀法最为典型也是最主要的的合成方法。
驱油用表面活性剂的发展
驱油用表面活性剂的发展一、概述随着石油资源的日益枯竭和开采难度的不断增大，提高原油采收率成为石油工业面临的重要挑战。
在这一背景下，驱油用表面活性剂的研究与应用逐渐受到广泛关注。
表面活性剂作为一种具有特殊分子结构的化学物质，能够在油水界面形成稳定的乳状液，从而改善原油的流动性，提高采收率。
驱油用表面活性剂的发展历程可追溯到20世纪初期，随着科学技术的不断进步，其种类和应用范围也在不断扩大。
驱油用表面活性剂已经形成了包括磺酸盐类、羧酸盐类、非离子型等多种类型在内的完整体系。
这些表面活性剂在油田开采中发挥着越来越重要的作用，不仅提高了原油采收率，还降低了开采成本，为石油工业的可持续发展提供了有力支持。
驱油用表面活性剂的研究与应用仍面临诸多挑战。
高温高盐油藏、稠油油藏、低渗透油藏等特殊油藏的开采条件对表面活性剂的性能提出了更高要求；另一方面，环保法规的日益严格也要求表面活性剂在生产和使用过程中必须满足环保要求。
未来驱油用表面活性剂的研究将更加注重高性能、环保型产品的研发与应用，以满足石油工业对高效、环保开采技术的迫切需求。
驱油用表面活性剂作为提高原油采收率的重要手段之一，在石油工业中发挥着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步和环保要求的日益严格，驱油用表面活性剂的研究与应用将迎来更加广阔的发展前景。
1. 驱油用表面活性剂在石油开采中的重要作用在石油开采领域，驱油用表面活性剂发挥着举足轻重的作用。
表面活性剂作为一种特殊的化学剂，其分子结构既包含亲水基团又包含疏水基团，这一特性使得它能够在油水界面产生显著降低表面张力的效果。
通过注入表面活性剂，油层中的原油与水的界面张力被大幅度降低，从而增强了原油的流动性，使原本难以流动的石油变得易于开采。
表面活性剂还能够提升地层内部的润滑性，减少石油在流动过程中因摩擦力而滞留在孔洞中的现象。
这种润滑性的提升不仅有助于石油的顺畅流动，还能够减少开采过程中的机械阻力，提高开采效率。
纳米颗粒表面处理技术的实验流程
纳米颗粒表面处理技术的实验流程随着纳米科技的发展，纳米颗粒已经渗透到了生活的方方面面，广泛应用于材料、生物和医药等领域。
然而，纳米颗粒的应用受到其表面性质的限制，因此，对纳米颗粒表面进行处理是十分重要的。
纳米颗粒表面处理技术通过改变纳米颗粒表面的化学和物理性质，可以实现纳米颗粒的稳定性、分散性、生物相容性等的改善，为纳米颗粒的应用提供了更多的可能性。
下面将介绍一种常用的纳米颗粒表面处理技术的实验流程。
首先，准备好实验所需的材料和设备。
这些材料包括待处理的纳米颗粒、表面活性剂、溶剂等，设备包括玻璃仪器、离心机、搅拌器等。
确保所使用的材料和设备的洁净度，以避免杂质的干扰。
第二步，将纳米颗粒与表面活性剂混合。
表面活性剂通常是一种在溶液中具有吸附能力的物质，可以吸附在纳米颗粒表面，形成稳定的包覆层。
选择合适的表面活性剂对纳米颗粒进行包覆，可以增强纳米颗粒的稳定性和分散性。
将纳米颗粒和表面活性剂按照一定比例混合，并搅拌均匀，使表面活性剂充分分散在纳米颗粒的表面上。
第三步，调节溶剂的性质。
溶剂的选择对纳米颗粒的表面处理也有很大的影响。
通常情况下，溶剂应具备与表面活性剂相容性，以确保表面活性剂能够在溶剂中均匀分散，并吸附在纳米颗粒表面。
此外，某些特定的溶剂也可以通过溶剂剥离的方式去除纳米颗粒上的表面活性剂，从而实现纳米颗粒的裸化。
第四步，进行离心分离。
经过前面的步骤处理后，纳米颗粒和表面活性剂的混合溶液通常会产生沉淀和悬浮物两种形态。
离心分离是一种将悬浮物与溶液中的沉淀分离的方法。
通过调节离心机的转速和离心时间，可以使悬浮物沉淀到离心管底部，从而分离纳米颗粒和表面活性剂。
第五步，干燥纳米颗粒。
在完成离心分离后，得到的纳米颗粒通常还含有一定的溶剂。
为了获得干燥的纳米颗粒样品，需要对纳米颗粒进行干燥处理。
一种常用的方法是在低温下利用真空干燥器将纳米颗粒样品进行真空干燥，使溶剂蒸发，得到干燥的纳米颗粒。
通过上述实验流程，我们可以得到经过表面处理的纳米颗粒样品。
表面活性剂在制备纳米颗粒所起的作用
需要通过实验摸索和优化，找 到合适的表面活性剂浓度，以 实现高效、可控的纳米颗粒制
备。
前景：新型表面活性剂的开发
随着纳米科技的发展，对表面活性剂 的性能要求也越来越高，因此需要不 断开发新型的表面活性剂。
通过合成策略、分子设计等技术手段， 不断优化和改进表面活性剂的性能， 是未来发展的重要方向。
新型表面活性剂应具备更高的稳定性、 更强的生物相容性和更低的细胞毒性 等优点，以满足在生物医学、环保等 领域的应用需求。
引入功能性基团
表面活性剂分子可以在纳米颗粒表面引入各种功能性基团， 如羧基、氨基等，为后续的修饰和改性提供方便。
03
表面活性剂在制备纳米颗粒中的 具体作用机制
降低表面张力
表面活性剂分子具有两亲性，一端亲 水，另一端疏水，可以有效地降低水 溶液的表面张力。
在制备纳米颗粒的过程中，表面活性 剂的降低表面张力作用有助于减小颗 粒之间的摩擦阻力，使颗粒更容易分 散。
表面活性剂在制备纳米颗粒 所起的作用
• 表面活性剂简介 • 表面活性剂在制备纳米颗粒中的应
用 • 表面活性剂在制备纳米颗粒中的具
体作用机制
• 表面活性剂在制备纳米颗粒中的实 际效果
• 表面活性剂在制备纳米颗粒中的挑 战与前景
• 结论
01
表面活性剂简介
表面活性剂的定义
01
表面活性剂是一种具有亲水性和 亲油性基团的物质，能够降低表 面张力、增加分散性、稳定乳液 和悬浮液等。
表面活性剂的性质
表面活性剂具有较低的临界胶束 浓度（CMC），即在低浓度下 即可显著降低溶液表面张力。
表面活性剂分子在溶液表面形成 单分子膜，具有降低界面张力的 能力，有助于形成稳定的乳液和
表面活性剂在纳米技术中的应用
3.表面活性剂的理化性质与生物性质
▪ 临界胶束浓度
▪ 表面活性剂在溶液中超过一定浓度时会 从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚 合物，即胶束（或称胶团）。开始形成胶束 的浓度称为临界胶束浓度 (critical micelle concentration) ，用CMC表示。当溶液中 形成胶束后溶液的性质如渗透压、浓度、界 面张力、摩尔电导等都存在突变现象。
4.弯矩效应——弯矩在正胶团体系中的作用。 （弯矩是指各向异性的界面上应力的法向分 量与切向分量之差的第一阶矩。）与表面活 性剂分子的几何构型和荷电特性有关。
论点： 在胶团体系中，负值的表面活性 剂作用形成的溶液界面张力将促使体系形成 大量的微小胶团，而微小胶团的大量形成将 使界面张力上升到一个很小的正值。
了解表面活性剂在界面上的作用可以有 效的解决微粒的合成细化、稳定、表面修 饰和改性等问题。
2.表面活性剂在界面上的吸附 可以用吉布斯公式表示：
通过吉布斯公式可以选择表面活性剂或计算胶 团尺寸。
（1）表面活性剂在气-液界面上的吸附
可以根据上边公式计算出表面吸附 量的值，并从吸附量值计算出表面上每个表 面活性剂分子所占的平均面积。将此面积与 来自分子结构计算出来的分子大小相比较可 判断表面活性剂分子在吸附层中的取向和排 列状态。
第二章 表面活性剂的分类、功 能和作用原理
一、定义与分类
1.表面活性剂 对于某种水溶液，加入少量溶质，溶液表面
张力急剧下降，但达到一定浓度后，随着溶液浓 度增加表面张力值不再变化。加入的这种溶质就 叫表面活性剂。它对水溶液有表面活性。
例：有机酸盐、有机胺盐、磺酸盐、苯磺酸 盐、聚乙烯醚等
2.分类
（2）表面活性剂在油-水界面上的吸附
表面活性剂及其应用
2.表面活性剂的结构特点
不论表面活性剂属于何种类型，都是由性质不同的两部 分组成。一部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基 团，另一部分为亲水疏油的极性基。这两部分分别处于 表面活性剂分子的两端。为不对称的分子结构。
图2 两亲分子示意图
3.表面活性剂效率和有效值
3.1 表面活性剂效率
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×100/5
例如：石蜡无亲水基，所以 HLB=0;聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。
非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间,根据需要，可根据HLB值选择合适的 表面活性剂,例如：HLB值在2～6之间，作油包水型的乳化剂; 8～10之间作润湿 剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。
2.非离子型
小极性头，如RSOCH3 大极性头,如R(OC2H3)nOH
6.表面活性剂的HLB值
表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油基团的不同，很难用相同的单 位来衡量.
Griffin（格里芬）提出了用HLB(hydrophile - lipophile balance，亲水亲油平 衡)值来表示表面活性剂的亲水性.
使水的表面张力明显降低所需要的表面活性剂的 浓度。显然，所需浓度愈低，表面活性剂的性能 愈好。
3.2 表面活性剂有效值
能够把水的表面张力降低到的最小值。显然,能 把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有 效。
表面活性剂的效率与有效值在数值上常常是相反 的。例如，当憎水基团的链长增加时，效率提高 而有效值降低。
4.临界胶束浓度
表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的 活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余 的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠 拢，聚集在一起形成胶束（ micelle ）。
纳米技术在化妆品中的应用
纳米技术在化妆品中的应用(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除摘要:采用纳米技术对化妆品进行处理,可使活性物质功效得到充分的发挥,从而大大提高化妆品的性能。
然而就纳米技术安全性而言，仍处于争议之中。
因而，生产稳定、高效、安全的纳米化妆品将会是化妆品行业新的机遇和挑战。
文章从正反两方面介绍了纳米技术在化妆品中的应用现状，多学科合作是解决问题的关键。
关键词：化妆品纳米技术优点安全性引言在日常生活中,一般把胭脂、口红、润肤霜、乳液等统称为化妆品。
化妆品种类繁多,如按产品用途来划分,可分成清洁、护肤、营养、药物、美容、美发等六大类。
化妆品可用于清洁、保养皮肤;对问题性皮肤起治疗作用;遮盖皮肤瑕疵,调和肤色;修饰面部的五官及轮廓。
化妆品的这些作用取决于化妆品中的活性物质,而这些活性全部必须通过皮肤来吸收。
采用传统工艺生产的化妆品,活性物质的功效往往难以充分发挥。
纳米技术是上世纪末发展起来的一门高新技术,采用纳米技术对化妆品进行处理,可使活性物质功效得到充分的发挥,从而大大提高化妆品的性能。
正因为如此,纳米技术迅速在化妆品工业中得到了广泛的应用。
一、纳米化妆品及其优点当物质被分解成纳米微粒（1nm相当于一根头发直径的8万分之一）时，这些纳米微粒通常会展现出全新的活跃特性。
近年来!随着科学技术的迅猛发展，化妆品的生产工艺也得到了长足的进步采用纳米技术对化妆品进行处理，可使活性物质功效得到充分的发挥，从而大大提高化妆品的性能。
目前,纳米技术在化妆品领域中的应用主要在于乳化技术、活性物质传输技术、防晒剂等方面,并已开发出各种相关产品,得到许多消费者的认同。
乳化技术是制备膏霜和乳液类化妆品的关键技术,传统工艺乳化得到的化妆品膏体内部结构为胶团状或胶束状,其直径为微米数量级,对皮肤的渗透能力较弱。
皮肤一般只能通过表皮吸收和毛囊腺吸收这两条途径,皮肤最外层为疏水性角质层,因而水溶性物质和大分子量的物质通过这两条途径的吸收相当不易。
造纸湿强剂的作用机理
造纸湿强剂的作用机理造纸湿强剂是一种广泛应用于造纸工业中的添加剂，它的主要作用是增强纸张的强度和耐久性。
本文将从三个方面介绍造纸湿强剂的作用机理，包括分散、表面活性剂和纳米技术。
分散机理纸张在生产过程中往往会因为纤维太短或者形态不规则等原因而导致纤维的分散不均匀，从而使得纸张的物理性质无法达到理想值。
造纸湿强剂可以通过改变纸张纤维的分散状态，促进纤维的均匀分散，从而使得纸张强度得到增强。
具体来说，造纸湿强剂可以将纤维彼此之间的静电排斥力减小，使得纤维间的相互作用力增大。
这样一来，纤维就容易在纸张中得到均匀分散，使得纸张从整体上获得强度增强的效果。
表面活性剂机理造纸湿强剂中常用的表面活性剂有两种，一种是阳离子表面活性剂，另一种是阴离子表面活性剂。
其中，阳离子表面活性剂可以通过与纤维表面的负电荷结合，从而使得纤维变得更为柔软并有更好的适应性。
这使得纤维可以更加紧密地接触并沉积在纸张中，从而提高纸张的强度和耐久性。
阴离子表面活性剂则可以通过与纤维内部的聚集物分子结合，将其疏水性表面转化为亲水性表面。
这能够有效地提高纤维结构的稳定性和抗氧化性能，进而提高纸张的物理性能。
纳米技术机理随着纳米技术的不断发展和应用，其在造纸湿强剂中也得到了广泛的应用。
纳米级添加剂可以对纤维的表面进行改性处理，从而实现对纸张物理性质的提高。
具体来说，纳米级添加剂可以在纸张制备过程中抑制一些不稳定的物质的生成，并且可以防止纤维中一些有害成分的析出，从而提高纸张的强度和耐久性。
此外，纳米级添加剂还可以改变纤维的电荷状态，从而对纤维进行定向排列，提高纤维的分散状态和纸张整体的强度。
综上所述，造纸湿强剂的作用机理主要包括分散、表面活性剂和纳米技术。
这些机理都是通过改变纤维表面和内部的组成结构，从而增强纸张的强度，提高纸张的耐久性。
通过不断探索和研究这些机理，我们可以进一步提高造纸湿强剂的性能和效果，让造纸工业向更加高效、绿色和可持续的方向不断迈进。
表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用
２ ＬＢ膜在纳米材料合成与制备中的应用
Ｌ Ｂ 膜 技 术 由 美 国 化 学 家 朗 缪 尔 （Ｉ．Ｌａｎｇｍｕｉｒ）各 布 洛 吉 特 （Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）发明，其原理是将含相双亲性棒状表面活性分子的有机 溶液滴在水面上，将有机溶剂挥发后，表面上形成由表面活性分子 组成的膜，然后利用放在水面上的可移动的挡板控制表面压，使水 表面活性分子由平躺渐渐直立起来，形成有序排列的单分子模。为 了降低整个体系的自由能，表面活性分子的疏水端尽可能离开水 面，然后再把这层单分子膜转移到固体表面上，就形成ＬＢ膜［４］ 。 ＬＢ膜具有良好的分子层状结构和取向，可作为合成反应的模板。 例如，利用ＬＢ膜诱导进行半导体纳米结构的取向生长，在气一液 界面上可制备有序低维硫化镉纳米晶，无机半导体／功能聚合物复 合的纳米线，半导体Ｔｌ２Ｏ胶３ 体粒子沿聚－Ｎ－乙烯基咔唑（ＰＶＫ）阳离 子链的定向吸附可得到Ｔｌ２Ｏ／３ＰＶＫ纳米阵列多层膜采用ＬＢ膜作为催 化体系将可以得到一些常规无法得到的新型纳米结构材料等。
３ 结语
近来年，高分子表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用也 十分活跃。并且，合成新结构的具有聚合能力的高分子表面活性剂 单体已成为合成纳米结构材料的一个新热点。二十一世纪将是纳米 技术的时代，纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光 学、磁学、化学和生物学纳领域有着广泛的应用前景。纳米材料将 成为材料科学领域一个大放异彩的明星展现在新材料、能源、信息 等各个领域，发挥举足轻重的作用。随着其制备和改性技术的不断 发展，纳米材料在精细化工和医药生产等诸多领域会得到日益广泛 的应用。
在无机纳米粉体与无机粉体或无机材料的复合过程中，常用非 离子表面活性剂进行处理。周琦等研究了阴离子型表面活性剂（十 二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠）和阳离子型表面活性剂（三乙醇 胺）对镍－磷－纳米氧化铝复合镀性能的影响。结果表明：采用阳离 子表面活性剂时所得镀层的纳米粒子复合量较大，镀速快，耐磨性 能好且纳米氧化铝分散较均匀。相比化学镀Ｎｉ－Ｐ和微米Ａｌ２Ｏ３复 合 化学镀Ｎｉ－Ｐ工艺所得镀层，纳米复合镀层具有较高的硬度和较好 的耐磨性［３］。
表面活性剂辅助的纳米材料的控制合成和机理研究
山东大学博士学位论文Ｆｉｇｕｒｅ４ＴＥＭｉｍａｇｅｓｏｆ（Ｌｅｆｔ）ｔｈｅｏｒｄｅｒｅｄｃｈａｉｎｓｏｆｐｒｉｓｍａｔｉｃＢａＣｒ０４ｎａｎｏｐａｎｉｃｌｅｓ；（Ｒｉｇｈｔ）ＲｅｃｔａｎｇｕｌａｒｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｏｆＢａＣｒ０４ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＴｈｅｓｅｗｅｒｅｆｏｒｍｅｄｂｙｔＷＯｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｃｈａｉｎｓｐｒｅｐａｒｅｄｉｎＡＯＴｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎｓａｔ［Ｂａ２＋】：【Ｃ向４２‘】ｍｏｌａｒｒａｔｉｏ＝ＩａｎｄＷ＝１０ＡｒｒｏｗｓｈｏｗｓｄｉｓｌｏｄｇｅｄｐａｎｉｃｌｅｓｒｅｖｅａｌｉｎｇｔｈｅｐｒｉｓｍａｔｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓＳｃａｌｅｂａｒ＝５０ａｍＩｎｓｅｔ．ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｍｇｉｖｅｓｔｈｅｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓｆｒｏｍｚｏｎｅａｘｅｓａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｐａｒａｌｌｅｌｔｏｔｈｅ［１００］ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ｐｉｌｅｎｉ等人选择合适的离子表面活性剂作为补偿离子，可以获得更好晶形的纳米材料，另外通过三种微乳液的混合还可以获得合金或复合纳米材料；在微乳液合成的过程中［Ｈ２０］：［ｏｉｌ］：［ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ］比是影响纳米晶形态的重要因素‘１２４。
２６１。
图４所示为Ｍ．“等人在ＡＯＴ微乳液中合成的ＢａＣｒＯ。
超晶格的ＴＥＭ照片。
该方法通过改变水与表面活性剂之比值Ｗ（［Ｈ２０］／［ＮａＡＯＴ］）年『ｌ［Ｂａ２＋】／［Ｃｉ０４２＂】摩尔比来控制产物的形态【””。
（２）在表面活性剂微环境与修饰作用下纳米材料的合成。
ＸｉａＹｏｕｎａｎ等人¨２８】利用聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）作为修饰剂，用乙二醇作为还原剂，制备出了Ａｇ的纳米立方块（图５）。
ＰＶＰ的浓度以及ＰＶＰ与ＡｇＮ０３的摩尔比是影响产物形态和大小的决定因素。
表面活性剂在纳米材料领域中的应用
收稿日期:2004-04-26;修回日期:2004-07-27基金项目:国家自然科学基金资助项目(50273030)作者简介:马建中(1960-),男(汉),山西人,教授,博士,联系电话:(0910)3578981。
表面活性剂在纳米材料领域中的应用马建中,储 芸 高党鸽(陕西科技大学资源与环境学院,陕西 咸阳 712081)摘要:主要介绍了表面活性剂在防止纳米粒子团聚方面的应用以及表面活性剂在一些纳米材料如碳纳米管、纳米晶和纳米磁性液体等方面的最新应用;同时介绍了纳米技术在改造表面活性剂工业上的应用,说明了表面活性剂与纳米材料千丝万缕的联系,指出了表面活性剂在与纳米技术的结合中,本身也在不断地发展,并展望了表面活性剂在纳米材料领域广阔的应用前景。
关键词:表面活性剂;纳米材料;应用中图分类号:T Q42319;T B383 文献标识码:A 文章编号:1001-1803(2004)06-0374-03 表面活性剂具有润湿、乳化、分散、增溶、发泡、消泡、渗透、洗涤、抗静电、润滑和杀菌等一系列优异性能,几乎渗透到社会生活中的一切技术经济部门。
近年来,随着社会的进步,科技的发展,一大批高新技术产业的涌现,表面活性剂的应用领域也在不断地被扩展。
纳米材料研究是目前国内外材料科学研究的一个热点,纳米技术被公认是21世纪最具有前途的科研领域。
1984年德国萨尔兰大学的G leiter 以及美国阿贡实验室的Siegel 相继成功地制得了纯物质的纳米细粉,从而使纳米材料进入一个新阶段。
1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议[1]上,正式宣布纳米科学为材料科学的一个分支。
如今,纳米材料已经开始走出炒作,实实在在进入人们的生活。
表面活性剂在纳米材料的研究和应用领域已经起着不可或缺的作用。
在纳米材料制备领域,利用表面活性剂分子在分散体系中形成的有序聚集体如胶束、反胶束和微乳相等性质成功制备了各种纳米材料;阳离子表面活性剂作为无机硅酸盐的插层改性剂在聚合物基-无机纳米复合材料的制备中能发挥重要作用;用表面活性剂进行改性是防止纳米粒子聚结的重要手段;表面活性剂还被应用于纳米材料的检测等方面。
不沾油洗碗布原理
不沾油洗碗布原理
不沾油洗碗布是一种能够有效去除油污的洗碗工具。
其原理主要涉及到表面活性剂、纳米技术以及特殊纤维材料的应用。
在不沾油洗碗布中，最主要的成分是表面活性剂。
表面活性剂是一种能够降低液体表面张力的化学物质，能够将水分子分散到更大的区域，从而更容易湿润和渗透进入油污，使得去除油污的效果更好。
此外，不沾油洗碗布中还应用了纳米技术。
纳米技术可以改变物质的特性，通过将纳米颗粒集成到洗碗布表面或内部，能够增加其表面积和吸附能力，从而提高去除油污的效果。
另外，不沾油洗碗布通常采用特殊的纤维材料制成。
这些材料能够吸附油污，并将其紧密锁定在纤维间隙，防止其重新进入洗碗水。
此外，不沾油洗碗布具有较强的吸水性，使得其能够快速吸收水分，从而使洗碗过程更加迅速和高效。
总的来说，不沾油洗碗布的原理主要涉及到表面活性剂、纳米技术以及特殊纤维材料的应用。
这些技术相互配合，使得洗碗布具有良好的渗透力、吸附能力和防止油污再次进入洗碗水的性能，从而实现了更好的洗碗效果。
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表面活性剂及其在纳米材料中的应用摘要：纳米技术已发展成为一门多学科交叉与渗透的新兴学科。
表面活性剂在纳米技术中的应用，特别是在纳米材料制备中的应用，日益显示出广泛而深入的应用潜力。
表面活性剂分子由于其所独具的双亲分子特性，能显著降低系统的界面张力，并能在溶液中形成胶团、微乳状液、囊泡和液晶等自组装体。
表面活性剂分子所具有的这一性质，为纳米材料的制备提供了理想模板并能在制备过程中防止微粒的团聚。
本文主要简单地总结了表面活性剂的基本性质，并且通过对表面活性剂参与的不同纳米材料制备方法的论述，探讨了纳米材料在制备过程中的形成原理及表面活性剂在此中所起的不同作用。
关键词：表面活性剂，胶束，微乳液，纳米材料1.表面活性剂的基本性质表面活性剂的英文通常用surfactant，surface-activeagent和amphiphiles，其中amphiphiles具有更广泛的意义，汉语译为“两亲分子”。
[1]表面活性剂(surfactant)是指这样一种物质，它能够吸附在溶液的表（界）面上，具有极高地降低表（界）面张力的能力和效率。
图1.表面活性剂的结构示意图当表面活性剂在溶液中分散达到一定的浓度时，表面活性剂分子会从单体（单个离子或分子）聚合成胶态聚合物，形成胶束，溶液性质随之发生改变。
此时的浓度，即形成胶束的浓度，称为临界胶束浓度，英文缩写为CMC。
因为溶液中的胶束的类型不同，所以形成的胶束的结构也不同，常见的胶团的形状为球形胶束、棒状或蠕虫状胶束、层状相、囊泡等，见图2。
表面活性剂在浓度适宜时，可以形成长程有序、短程无序的一种聚集体状态，即溶致液晶。
溶致液晶通常有三种常见结构：层状相、六方状相和立方状相，如图3所示。
表面活性剂浓度增大各种胶束（左）和囊泡结构（右）图2.表面活性剂形成结束和囊泡示意图图3.表面活性剂在溶液中形成液晶的示意图通常认为：胶束的形成是由于表面活性剂分子的非极性基团之间的疏水相互作用，使体系的“冰山结构”遭到破坏，水分子结构减少，体系的Gibbs自由能降低。
因此，胶束的形成是一种熵驱动的过程。
目前报到的胶束形状有多种：如球形、椭球状、棒状或者蠕虫状等，其具体结构受到表面活性剂分子结构、浓度、温度以及添加剂（特别是弱极性的有机物）等物理化学因素的影响。
胶束的结构通常分为两大部分：胶束内核和外层。
通常认为，胶束内核是有表面活性剂分子的疏水基团构成的液态性质的非极性区域；而外层是有水化的表面活性剂极性基团和水溶液组成。
由于表面活性剂在溶液中的特性，使其在纳米材料制备以及药物载体等方面具有广泛的应用。
●表面活性剂因其具有的双亲结构而产生吸附性能，在纳米材料的制备过程中能显著降低纳米微粒的表面张力，从而可防止原生粒子团聚和对粒子的生长进行限制；●并由于其本身具有的自组装特性，表面活性剂可在溶液中形成纳米尺度范围的胶团、微乳、液晶和囊泡等自组装体，从而提供纳米粒子生长的理想模板；●甚至这些团簇自身就是纳米粒子的原型或能提供形成纳米粒子的金属离子。
2.表面活性剂在纳米材料制备中的应用纳米材料是指组织或晶粒结构在1nm～100nm尺度的材料，该尺度处于原子簇和宏观物体之间，其所具有的独特性质如体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应使得纳米材料在力学、电学、磁学、热学、光学和化学活性等领域的研究及其在工程学、材料学等方面的应用逐步拓展与深入，因此对纳米材料的制备方法的研究也愈受关注。
通常，纳米材料的制备方法总体上可分为物理法、化学法和机械力学法。
相对而言，化学法制备过程更为简便，可操作性强，且可实现在原子或分子水平上的组装，从而在合成中可实现对粒子尺寸、形状和晶型等方面的控制。
表面活性剂因其具有的双亲结构而产生吸附性能，在纳米材料的制备过程中能显著降低纳米微粒的表面张力，从而可防止原生粒子团聚和对粒子的生长进行限制；并由于其本身具有的自组装特性，表面活性剂可在溶液中形成纳米尺度范围的胶团、微乳、液晶和囊泡等自组装体，从而提供纳米粒子生长的理想模板；甚至这些团簇自身就是纳米粒子的原型或能提供形成纳米粒子的金属离子[2]。
下面将对各种纳米材料的制备过程以及制备原理展开讨论，并洞悉表面活性剂在各种纳米材料制备过程中所起的作用。
2.1金属纳米粒子纳米粒子制备过程中首要而又关键的问题是如何解决纳米原生微粒的团聚问题。
由于纳米粒子的粒径很小、比表面积很大、表面能很高而出现彼此团聚以降低体系表面自由能。
表面活性剂因其双亲结构而吸附于体系表面，大大降低了系统的表面能，从而具有防止原生粒子团聚的功能。
同时，由于表面活性剂链的空间位阻效应，使得吸附有表面活性剂的微粒彼此不易靠近，也减小了被吸附粒子团聚的趋势。
金属纳米粒子的制备通常是在反胶团溶液或反相微乳液中进行。
微乳法制备纳米粒子是一种常用的方法，很多纳米粒子如金属氧化物、金属氢氧化物、金属的硫化物、硒化物、硼化物以及碳酸盐等都可通过微乳法进行合成。
微乳液是一种热力学稳定体系，组成微乳液的成分主要有表面活性剂、助表面活性剂及油相和水相等。
按增溶方式的不同，可分为正相(O/W)和反相(W/O)微乳。
金属纳米材料及无机纳米材料的制备常借助反相微乳，而有机高分子纳米粒子的制备常借助正相微乳。
采用微乳法合成纳米微粒具有微粒粒径小、粒径分布窄等优点，而且可通过改变微乳的成分及组成配比来控制粒子的成核、生长以及粒径分布。
微乳中采用的表面活性剂通常有琥珀酸二辛酯磺酸钠(AOT)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SLAS)、十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、氯代十二烷基苄基二甲铵(DDBAC)、溴化十六烷基吡啶(CPB)和十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)等。
有时也用非离子表面活性剂如Triton、TX系列，Tween系列及Span系列等。
常用的助表面活性剂有正丁醇、正戊醇等中碳脂肪醇类。
用微乳制备金属纳米粒子一般采用在增溶有金属盐的反相微乳体系中加入另一种增溶有还原剂的微乳液的方法。
在两种微乳液混合的同时，由于水核粒子的相互碰撞而发生水核内的物质交换，使金属的还原反应发生于水核中。
由于反应被限制在这样一个微小的水核中发生，就有可能产生出具有纳米粒径的原生金属粒子。
并且粒子外层组成微乳液外壳的表面活性剂分子又阻止了原生纳米粒子的团聚而使之保持良好的分散性与稳定性。
Charles Rong等[3]，用H2PtCl6·5H2O/NaBH4/氨水/月桂醇聚氧乙烯醚/庚烷微乳液为体系，讲含H2PtCl6·5H2O和NaBH4两种溶液在通入氮气条件下混合制备得到了Pt金属纳米颗粒，和传统的湿化学法相比，使用微乳液制得的Pt颗粒均一性更好啊，而且颗粒直径容易调节，增加了Pt的催化性能。
其制备原理如下图所示：2.2纳米线所谓模板技术是指采用具有纳米微孔结构的质作为模板，使反应物或单体在这些具有纳米尺度的微孔或层隙间反应或聚合，形成管状、线状或层状结构材料。
制备纳米线的模板有诸如碳纳米管和介孔氧化硅之类的硬模板，还有如表面活性剂、高分子之类的软模板。
其中，由于表面活性剂的自组装作用，可在溶液中形成胶团、液晶和囊泡等自组装体，而因条件各异所形成的自组装体形状上又不尽相同，因此表面活性剂可作为合成各类纳米材料的理想模板。
上面论述的微乳实际上也是一种软模板。
制备纳米材料的模板还有多孔玻璃、沸石、磷脂膜、自组装单分子层和生物模板如自组装抗生素S层和L2B膜等。
由表面活性剂模板制备纳米线的机理和影响因素尚不明确。
初步认为，由于达到cmc以上浓度的表面活性剂在溶液中会形成如球状、层状、棒状等胶团，改变其浓度和表面活性剂周围介质可导致胶团形状的改变，因此物质可能在呈线性的胶团模板上聚集并进一步生成纳米线。
Ning Du等，使用CTAB、环己烷、戊醇制成微乳液然后加入草酸，再将含硝酸锌和硝酸钴的水溶液加入，在空气中80℃条件下干燥，然后经过500-700℃煅烧，得到ZnCo2O4纳米线，如右图所示。
ZnCo2O4纳米线直径约为100-300nm，并且具有多孔结构（500℃和700℃煅烧得到的样品比表面积分别为35.9m2/g和68.9m2/g）。
ZnCo2O4纳米线作为锂离子电池的负极材料，具有出色的电化学性能，尤其是500摄氏度煅烧，样品经过20次循环之后比容量仍然在1000mAh/g以上。
2.3纳米介孔材料介孔材料是指一类具有纳米尺寸孔道(2nm～50nm)、高比表面积的纳米结构材料。
根据孔的排列或分布，介孔材料可分为有序和无序两种。
其中一类介孔分子筛(MCM-41)更具有孔道大小均匀、高比表面积及良好热稳定性等特点，使这一类材料无论是在催化剂、生物大分子分离和功能材料的主体领域中都显示出十分广阔的应用前景。
介孔材料中研究最多的是介孔二氧化硅，其所具有的规则可调节的纳米孔道结构，则又可作为纳米粒子的合成模板。
关于介孔二氧化硅的合成，同纳米线一样也是利用了表面活性剂的自组装性质。
在机理上已有人提出液晶模板机理，即表面活性剂形成的六角胶团和层状胶团溶液中，基于表面活性剂亲水基团和无机硅物种之间的电荷密度匹配作用而生成有序的纳米结构，再焙烧除去有机模板而得。
常用表面活性剂有长链季铵盐C n H2n+1N+(CH3)3Br-、长链硫酸盐C n H2n+1OPO3Na、长链磷酸盐C n H2n+1OPO3H2Na及伯胺C n H2n+1NH2等。
沈绍典等[5]用三头季铵盐阳离子表面活性剂CH3(CH2)17N+(CH3)2CH2CH2N+(CH3)2CH2CH2CH2N+(CH3)3·3Br-作为模板，在NaOH碱性条件下加入正硅酸乙酯(TEOS) ，焙烧后得到平均孔径为219nm的介孔氧化硅材料。
齐凯等[5]则以CTAB为模板，以TEOS为原料，并结合快速溶胶- 凝胶法，制得孔径为4nm的纳米材料。
2.4纳米膜纳米膜主要包括L-B膜和MD膜，所谓L-B膜，就是利用具有疏水端和亲水端的两亲分子(一般含有巯基)在气/液界面上的定向吸附，在侧向施加一定压力(高于数个十大气压)，可形成紧密定向排列的单分子膜，而这种定向排列可通过一定的挂膜方式有序而均匀地转移到固体载体上；而MD膜，即逐层自组装膜，是以阴、阳离子的静电相互作用为驱动力，采用与纳米微粒具有相反电荷等双离子或多聚离子化合物与纳米微粒交替沉积生长，从而制备出复合纳米微粒等有机无机交替膜。
如果将L-B自组装单分子膜(SAM，Self-Assem-bledMonolayer)与反相微乳相结合，就有可能制备出同时具有有机单分子膜与无机纳米粒子交替的多层复合膜，即将吸附有双亲有机分子等载片与含有纳米微粒的反向微乳结合，通过吸附作用，便可产生出有机/无机交替膜，而这一过程又可反复进行，直至形成多层复合膜。