表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
属Ｐｄ，Ｐｈ和Ａｕ的颗粒（３－５ｎｍ）［２］。 １．２ 表面活性剂在纳米复合材料的合成与制备中的应用
在合成与制备纳米复合材料时，主要是利用表面活性剂的偶联 效应与分散效应。表面活性剂的两亲性，可消除纳米材料与基体之 间的界面，降低界面能，提高界面之间的相容性，从而使纳米复合 材料各相材料更好地发挥其协同效应。
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］。
表面活性剂在纳米无机／有机复合材料合成与制备中主要起偶 联作用，它相当于一个无机－有机之间的桥梁。如，在纳米
ＳｉＯ２／高分子材料复合中，表面活性剂主要是对纳米ＳｉＯ２的修饰或对 聚合物的分散。如，Ｂｉｓｗａｓ等还用纳米ＭｎＯ２ （１０－６０ｎｍ）为粒子 分散剂成功合成了在水中胶体分散的ＰＮＶＣ－ＭｎＯ２、ＰＰｙ－ＭｎＯ ２、 ＰＡｎ－ＭｎＯ２的纳米复合材料 。 ［２］
备纳米材料。本文主要介绍表面活性剂在纳米粉体材料、纳米复合 材料、纳米结构材料合成与制备中的应用。
１ 表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用
１．１ 表面活性剂在纳米粉体材料合成与制备中的应用
表面活性剂的亲水亲油结构使其在溶液中形成胶束，这些胶束 在溶液中形成的微型反应器被用于纳米粉体材料的合成中。目前， 纳米粉体材料合成与制备所采用表面活性的方法有：沉淀法，超微 乳法，乳化法，溶胶－凝胶法等。纳米粉体材料合成所采用表面活
１．３ 表面活性剂在纳米结构材料合成与制备中的应用 设计特定结构的表面活性剂分子有序结构，可以得到理想结构
的纳米结构， 即表面活性剂具有模板功能。表面活性剂所具有的 这一特征，已被广泛用于纳米结构材料的合成和制备中。一、纳米
胶体超晶格合成。二、无机－有机自组装：Ａ、Ａｕ颗粒镶嵌共聚物 纳米结构膜。该制备中利用了高分子表面活性剂－非对称的聚苯乙
性剂调制的溶液有以下几种：水溶液、乳液、超策乳、油溶液、固 －液体系。以水溶液制备纳米粉体材料，主要是沉淀法、共沉淀 法、溶胶－凝胶法。这类反应中使用的表面活性剂可以是阴离子表 面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠（ＳＤＳ）；阳离子表面活性剂，如
长链季铵盐；非离子表面活性剂，如烷基氧乙烯酚醚等；高分子表 面活性剂，如聚乙烯醇（ＰＶＡ）等。而以乳液合成的纳米粉体材料 主要是纯金属。这类材料合成主要采用化学湿法中的乳化法、超微 乳法、界面法、相转移法等，表面活性剂在溶液中形成超微胶团， 材料在胶团中进行还原 ［２］。微乳法可以合成以上方法合成的材料。 Ｂｏｕｔｏｎｎｅｔ等首先报道了应用在微乳中的反应合成超细颗粒。他们 用肼或氢气还原在Ｗ／Ｏ型微乳液水核中的相应盐，得到单分散的金
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，Leabharlann Baidu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。
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。
烯－聚乙烯基吡啶（ＰＳ－ＰＶＰ）。Ｂ、纳米晶体的二维膜。 Ｃ、高分子 的介孔组装体系。例如，Ｍａｒｉｎａｋｏｓ将表面活性剂柠檬酸稳定的纳 米金粒子（粒子在８－３０ｎｍ）用真空过滤通过Ａ２ｌＯ３ 的介孔膜等一系列 处理反映后，可得到ＰＰｙ－Ａｕ或聚（Ｎ－甲基吡咯）－Ａｕ的一维纳米 线。三、介孔材料：Ａ、介孔材料合成与制备中的实例如ＭＣＭ－ ４１的合成，是表面活性剂液晶模板法合成结晶硅酸盐／硅铝酸盐介 孔分子筛系列中的一种介孔材料。Ｂ、纳米介孔复合材料的合成与 制备。如纳米Ｎｉ／ＴｉＯ２介孔复合材料的制备中，加入了表面活性剂 聚乙二醇为模板；纳米Ａｇ／ＳｉＯ２介孔复合材料以ＴＥＯＳ和ＴｉＣ４ｌ为原 料，采用十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）为模板合成制备得到。 四、人工脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）合成： ＤＮＡ组装技术主要是纳米微 粒与ＤＮＡ的组装，其方法为在低聚核甘酸分子上引入一个巯基， 通过金团簇与巯基的配位作用将低聚核苷酸分子结合到团簇上，再 通过低聚核苷酸与作为模板的ＤＮＡ分子上的碱基配对，完成金团 簇的组装。五、分子自组装膜合成：采用不同的表面活性剂作为模 板可以得到各种自组装膜 。 ［２］
124
２００７年第７期
技术研发
表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用
朱宇萍
（内江师范学院）
摘 要 本文主要介绍了近几年表面活性剂在合成与制备纳米粉体材料、纳米复合材料、纳米结构材料中的应用。 关键词 表面活性剂 纳米材料 合成 制备 应用
表面活性剂是一种具有亲水亲油结构能吸附在溶液表（界）面 上，具有极高地降低表（界）面张力的能力和效率。在其浓度高于 一定值（此值通常被称为表面活性剂的临界胶束浓度，ＣＭＣ） 后，在体相溶液中形成各种有序的功能聚集体［１］，它能对溶液进行 乳化、润湿、成模等功能。由于表面活性剂特殊的分子结构与性 能，以及纳米材料广泛的用途，人们开始利用表面活性剂合成与制
参考文献 ［１］ 刘洪国，冯绪胜，郝京诚等．胶体化学（第一版）［Ｍ］ ． 北 京：化学工业出版社，２００５，３ ［２］ 李 玲 ． 表 面活性剂与纳米技术（第一版）［Ｍ］ ． 北京：化学工 业出版社，２００４，２ ［３］ 周琦，邵忠宝，贺春林等 ． 表面活性剂对镍－磷－纳米氧化铝 复合镀的影响［Ｊ］ ． 中国腐蚀与防护学报，２００７（０１） ［４］ 张家治．化学史教程［Ｍ］． 山 西：山西教育出版社，２００４，８
（收稿日期：２００７·０４·０２）
在合成与制备纳米复合材料时，主要是利用表面活性剂的偶联 效应与分散效应。表面活性剂的两亲性，可消除纳米材料与基体之 间的界面，降低界面能，提高界面之间的相容性，从而使纳米复合 材料各相材料更好地发挥其协同效应。
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］。
表面活性剂在纳米无机／有机复合材料合成与制备中主要起偶 联作用，它相当于一个无机－有机之间的桥梁。如，在纳米
ＳｉＯ２／高分子材料复合中，表面活性剂主要是对纳米ＳｉＯ２的修饰或对 聚合物的分散。如，Ｂｉｓｗａｓ等还用纳米ＭｎＯ２ （１０－６０ｎｍ）为粒子 分散剂成功合成了在水中胶体分散的ＰＮＶＣ－ＭｎＯ２、ＰＰｙ－ＭｎＯ ２、 ＰＡｎ－ＭｎＯ２的纳米复合材料 。 ［２］
备纳米材料。本文主要介绍表面活性剂在纳米粉体材料、纳米复合 材料、纳米结构材料合成与制备中的应用。
１ 表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用
１．１ 表面活性剂在纳米粉体材料合成与制备中的应用
表面活性剂的亲水亲油结构使其在溶液中形成胶束，这些胶束 在溶液中形成的微型反应器被用于纳米粉体材料的合成中。目前， 纳米粉体材料合成与制备所采用表面活性的方法有：沉淀法，超微 乳法，乳化法，溶胶－凝胶法等。纳米粉体材料合成所采用表面活
１．３ 表面活性剂在纳米结构材料合成与制备中的应用 设计特定结构的表面活性剂分子有序结构，可以得到理想结构
的纳米结构， 即表面活性剂具有模板功能。表面活性剂所具有的 这一特征，已被广泛用于纳米结构材料的合成和制备中。一、纳米
胶体超晶格合成。二、无机－有机自组装：Ａ、Ａｕ颗粒镶嵌共聚物 纳米结构膜。该制备中利用了高分子表面活性剂－非对称的聚苯乙
性剂调制的溶液有以下几种：水溶液、乳液、超策乳、油溶液、固 －液体系。以水溶液制备纳米粉体材料，主要是沉淀法、共沉淀 法、溶胶－凝胶法。这类反应中使用的表面活性剂可以是阴离子表 面活性剂，如十二烷基苯磺酸钠（ＳＤＳ）；阳离子表面活性剂，如
长链季铵盐；非离子表面活性剂，如烷基氧乙烯酚醚等；高分子表 面活性剂，如聚乙烯醇（ＰＶＡ）等。而以乳液合成的纳米粉体材料 主要是纯金属。这类材料合成主要采用化学湿法中的乳化法、超微 乳法、界面法、相转移法等，表面活性剂在溶液中形成超微胶团， 材料在胶团中进行还原 ［２］。微乳法可以合成以上方法合成的材料。 Ｂｏｕｔｏｎｎｅｔ等首先报道了应用在微乳中的反应合成超细颗粒。他们 用肼或氢气还原在Ｗ／Ｏ型微乳液水核中的相应盐，得到单分散的金
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，Leabharlann Baidu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。
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。
烯－聚乙烯基吡啶（ＰＳ－ＰＶＰ）。Ｂ、纳米晶体的二维膜。 Ｃ、高分子 的介孔组装体系。例如，Ｍａｒｉｎａｋｏｓ将表面活性剂柠檬酸稳定的纳 米金粒子（粒子在８－３０ｎｍ）用真空过滤通过Ａ２ｌＯ３ 的介孔膜等一系列 处理反映后，可得到ＰＰｙ－Ａｕ或聚（Ｎ－甲基吡咯）－Ａｕ的一维纳米 线。三、介孔材料：Ａ、介孔材料合成与制备中的实例如ＭＣＭ－ ４１的合成，是表面活性剂液晶模板法合成结晶硅酸盐／硅铝酸盐介 孔分子筛系列中的一种介孔材料。Ｂ、纳米介孔复合材料的合成与 制备。如纳米Ｎｉ／ＴｉＯ２介孔复合材料的制备中，加入了表面活性剂 聚乙二醇为模板；纳米Ａｇ／ＳｉＯ２介孔复合材料以ＴＥＯＳ和ＴｉＣ４ｌ为原 料，采用十六烷基三甲基溴化铵（ＣＴＡＢ）为模板合成制备得到。 四、人工脱氧核糖核酸（ＤＮＡ）合成： ＤＮＡ组装技术主要是纳米微 粒与ＤＮＡ的组装，其方法为在低聚核甘酸分子上引入一个巯基， 通过金团簇与巯基的配位作用将低聚核苷酸分子结合到团簇上，再 通过低聚核苷酸与作为模板的ＤＮＡ分子上的碱基配对，完成金团 簇的组装。五、分子自组装膜合成：采用不同的表面活性剂作为模 板可以得到各种自组装膜 。 ［２］
124
２００７年第７期
技术研发
表面活性剂在纳米材料合成与制备中的应用
朱宇萍
（内江师范学院）
摘 要 本文主要介绍了近几年表面活性剂在合成与制备纳米粉体材料、纳米复合材料、纳米结构材料中的应用。 关键词 表面活性剂 纳米材料 合成 制备 应用
表面活性剂是一种具有亲水亲油结构能吸附在溶液表（界）面 上，具有极高地降低表（界）面张力的能力和效率。在其浓度高于 一定值（此值通常被称为表面活性剂的临界胶束浓度，ＣＭＣ） 后，在体相溶液中形成各种有序的功能聚集体［１］，它能对溶液进行 乳化、润湿、成模等功能。由于表面活性剂特殊的分子结构与性 能，以及纳米材料广泛的用途，人们开始利用表面活性剂合成与制
参考文献 ［１］ 刘洪国，冯绪胜，郝京诚等．胶体化学（第一版）［Ｍ］ ． 北 京：化学工业出版社，２００５，３ ［２］ 李 玲 ． 表 面活性剂与纳米技术（第一版）［Ｍ］ ． 北京：化学工 业出版社，２００４，２ ［３］ 周琦，邵忠宝，贺春林等 ． 表面活性剂对镍－磷－纳米氧化铝 复合镀的影响［Ｊ］ ． 中国腐蚀与防护学报，２００７（０１） ［４］ 张家治．化学史教程［Ｍ］． 山 西：山西教育出版社，２００４，８
（收稿日期：２００７·０４·０２）