微乳液法制备纳米材料

周海成等[24 ] 在Triton X 100/ 环己烷/ 正戊醇/ 水溶液微乳 液体系中,研究了反应物的相对浓度 对产物形貌的影响。结果表明, 当 [ Ag + ] ∶[Br - ] = 1 时,可以得 到均一的AgBr 纳米颗粒,随着W0 ( [ H2 O ]/ [ Triton X - 100 ]) 增大,颗粒尺寸有所增大;当[Ag + ] ∶[Br - ] = 1 ∶2. 5～3 之间 时,可以合成直径在30nm 左右的弯曲 的AgBr纳米线。由此可见,选择不同 的反应物相对浓度可以调控产物的形 貌,这为合成其它体系理想形貌的目 标产物提供了一种可行的方法。
在同样的微乳液体系中, 周海成等[25 ] 制得了 CaSO4纳米棒(线) 。结果 表明,改变W0 值可以改变 所得纳米棒的长度,当W0 = 10 时所得纳米棒最长。同 时当W0 及其它条件不变时, 改变反应物浓度可明显影 响CaSO4 纳米棒(线) 的尺 寸大小与结晶度。
J unhua Xiang 等以SDS/ 正己醇/ 正己烷/ 水微乳液法和水热合成法相结合,合成 出形状可控的PbS 纳米晶体,包括纳米 粒子、纳米管和纳米线。并研究了不同 硫源和不同反应温度对产物形貌的影响 ,结果表明,室温下产物为5～7 nm的PbS 粒子,当反应温度升高到120 ℃时,产物 为直径20～40nm 的PbS 纳米线;同时改 变硫源还可以制得不同结构的PbS 纳米 粒子。
自Boutonnet等【14 J首次用微乳液制备出Pt、Pd、Rh、 Ir等单分散金属纳米微粒以来，该法已受到了极大的重视_1“。 归纳起来，用微乳液法制备出的纳米微粒有以下几类： (1)金属纳米微粒。除Pt、Pd、Rh、Ir外，还有Au、Ag、Mg、Cu、 Gd等； (2)半导体材料CdS、PbS、CuS等； (3)Ni、Co、Fe等金属的硼化物； (4)si02、F岛03等氧化物； (5)agCl、AuCl3-等胶体颗粒； (6)CaOD3、Bac03等的金属碳酸盐； (7)磁性材料BaFel2019； (8)聚合物纳米粒子等。
微乳液制备纳米微粒还可用一些改进的方法。 例如，以AOT[sodium 10is-(2ethylhexyl)sulfosuecirmte]为表面活性剂的微乳 液制备CdS纳米微粒时，如在微乳液中加入六 甲基磷酸酯(hexamethyrlphosphate，I-IMP)作为 保护剂时，纳米微粒的大小分布更均一“。同 样在用AOT微乳液制备CdS纳米微粒时如果一 份微乳液的“水池”中溶人S2，而另一份并不是 直接将Cd2+溶人“水池”中，而是以少量的表面 活性剂(AOT)2Cd(即以cd取代AOT中的Na)与 AOT混合使用时，得到的纳米微粒的大小也变 得更加均一。
微乳液中，微小的“水池”(water p001)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， 其大小可控制在几到几十纳米之闻。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”(pseduophase)。这种特殊的微环境， 或称为“微反应器”(microreactor)已被 证明是多种化学反应，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。
只有选择合适的表面活性剂、助表面活性剂、 油和水溶液的比例,才能制备出所需的纳米材料。 一般情况下,首先固定油的含量,选择不同的表 面活性剂和助表面活性剂的比例,然后向体系中 加水,得到最合适的表面活性剂和助表面活性剂 的质量比。然后,固定表面活性剂和助表面活性 剂的比例(设其混合质量为mS ) ,分别按mS :mO (油的质量) 为1 :9 、2 :8 、3 :7 、4 :6 、 5 :5 、6 :4 、7 :3 、8 :2 9 :1 的比例混合 成乳状液,然后向乳状液中加水,作出拟三元相 图。从而确定制备纳米材料所用的合适的微乳 液体系。
由于反胶束微乳液(W/ O) 的液滴直径小,液 滴分散性好,液滴内部的水相是很好的化学反应 环境,而且液滴大小和形状可以人为控制,从而控 制产品粒子的粒径、粒径分布和形状。与传统的 制备方法相比,反胶束微乳液法制备纳米微粒还 具有实验装置简单,操作容易等优点,所以这种方 法被广泛地应用于制备多种无机功能纳米材料。
反胶束微乳液作为制备纳米材料 的微反应器已经显示了其独特的优点, 。 不仅制备过程简单,操作容易,反应条 件温和,而且可以实现对粒子尺寸和形 貌的控制。另外,可以把微乳液法和水 热法或溶胶凝胶法相结合,使各制备方 法形成互补,合成出理想结构的纳米材 料。
• 参考文献
(1).宋平方. 朱启安. 王树峰. 反相微乳液法合成纳米钛酸钡球 形颗粒. 无机化学学报.2006 ,22 (2) :355 – 358 (2).姚渊. 李冬梅. 桑文斌等. 微乳液法制备二氧化硅包覆 ZnS :Mn / CdS 纳米晶. 人工晶体学报.2006 ,35 (2) : 400 403 (3).公瑞煜.官文超.微乳液及纳米微粒的微乳液制备法.华中科技 大学化学系 (4).周德璧，屠赛琦，任志伟，陈云兰 .微乳液法合成 Fe-Co-Ni 合金纳米微粒.中南大学学报(自然科学版).第38卷第4期.2007 年8 月

在以微乳液制备纳米微粒时，可以用到的 表面活性剂有： (1)阴离子表面活性剂，如AOT、SDS； (2)阳离子表面活性剂， CTAB(cetykrimethydamonium bromide) (3)非离子表面活性剂，如Triton X一100[分子式为 CH3C(CH3)2CH2C(CH3)2C6,H4(OCH2CH2)9.5 0H]、 C12E5(dodeeyI．-pentaethyleneglyeol—ether)和 C12E7(dodecy[一nepta-ethyleneglyeobether)等。 显然，表面活性剂的选择和微乳液的组成对合成的 纳米微粒的性质和质量均是至关重要的。
微乳颗粒在不停地做布朗运动，不同颗粒在 互相碰撞时，组成界面的表面活性剂和助表面 活性剂的碳氢键可以互相渗入。与此同时， “水池”中的物质可以穿过界面进人另一种颗 粒中。例如，由阴离子表面活性剂构成的微乳 液的电导渗滤现象(percolation phenomenon) 就是由于“水池”中的阳离子不断穿过界面， 在颗粒间跃迁时所形成的长程导电链所致。微 乳液的这种物质交换的性质使“水池”中进行 的化学反应成为可能。
49—应化—张健
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• 1.微乳液法简介
• 2.微乳液体系的选择及影响粒子尺寸的因素 • 3.微乳液法制备纳米微粒的基本原理及研究进展
微乳液是指两种相对不互溶的液 体在表面活性剂作用下形成的热力 学稳定、各向同或半透明的粒径大 小在10～100nm 的分散体。根据 分散相与连续相的不同,微乳液可分 为“油包水(W/ O) ”和“水包油(O/ W) ”两种类型,和普通乳状液不同, 微乳液的形成是自发的,不需要能量。