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机械制造:微乳化技术在纳米材料制备中的应用研究
微乳化技术在纳米材料制备中的应用研究
| 文章出自:论文格式范文网 | 编辑:期刊咨询 | 点击: | 2012-03-29 15:38:10 |

日常情形下,我们将两种互不相溶液体在外面活性剂浸染下形成的热力学不变的、各向同性、概况透明或半透明、粒径l~100nm的涣散系统称为微乳液。响应地把制备微乳液的手艺称之为微乳化手艺(MET)。自从80年月以来,微乳的理论和应用研究获得了迅速的成长,尤其是90年月以来,微乳应用研究成长更快,在许多手艺领域:如三次采油,污水解决,萃取星散,催化,食物,生物医药,化装品,材料制备,化学回响反映介质,涂料等领域均具有暗藏的应用前景。我国的微乳手艺研究始于80年月初期,在理论和应用研究方面也取得了相当的功效。

1982年, Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒:用水合胼概略氢气还原在W/O型微乳液水核中的贵金属盐,获得了单涣散的Pt,Pd,Ru,Ir金属颗粒(3~nm)。此后往后,络续有文献报道用微乳液合成各类纳米粒子。能量。恰是因为微乳液的形成手艺要求不高,而且液滴粒度可控,执行装配简单且垄断随意纰漏,所以微乳回响反映器作为一种新的超细颗粒的制备方式获得更多的研究和应用。

2.1微乳液的形成机理

    Schulman和Prince等提出瞬时负界面张力形成机理。该机理感受:油/水界面张力在外面活性剂存不才将年夜年夜降低,日常为l~10mN/m,但这只能形成通俗乳状液。要想形成微乳液必需插手助外面活性剂,因为发生夹杂吸附,油/水界面张力迅速降低达10-3~10-5 mN/m ,甚至瞬时负界面张力 Y< 0。然则负界面张力是不存在的,所以系统将自觉扩张界面,外面活性剂和助外面活性剂吸附在油/水界面上,直至界面张力规复为零或细小的正值,这种瞬时发生的负界面张力使系统形成了微乳液。假如发生微乳液滴的聚结,那么总的界面面积将会缩小,复又发生瞬时界面张力,从而招架微乳液滴的聚结。对于多组分来讲,系统的Gibbs公式可透露表现为:

          --dγ=∑Гi dui=∑ГiRTdlnCi

    (式中γ为油/水界面张力,Гi为i组分在界面的吸附量,ui为I组分的化学位,Ci为i组分在体相中的浓度)

    上式注解,若是向系统中插手一种能吸附于界面的组分(Г>0),日常中等碳链的醇具有这一性质,那么系统中液滴的外面张力进一步下降,甚至泛起负界面张力现象,从而获得不变的微乳液。不外在现实应用中,对一些双链离子型外面活性剂如AOT和非离子外面活性剂则破例,它们在无需插手助外面活性剂的情形下也能形成不变的微乳系统,这和它们的出格结构有关。

2.2微乳液的结构

    RObbins,  MitChell和 Ninham从双亲物群集体的分子的若干很多若干罗列角度考虑,提出了界面膜中罗列的若干很多若干罗列理论模子,成功地注释了界面膜的优先弯曲和微乳液的结构题目问题。

    此刻,有关微乳系统结构和性质的研究方式获得了较年夜的成长,较早接纳的有光散射、双折射、电导法、沉降法、离心沉降和粘度测量法等;较新的有小角中子散射和X射线散射、电子显微镜法。正电子湮灭、静态和动态荧光探针法、NMR、ESR(电子自旅共振)、超声吸赞同电子双折射等。

3微乳回响反映器的应用――纳米颗粒材料的制备

3.1纳米催化材料的制备

行使W/O型微乳系统可以制备多相回响反映催化剂,Kishida。等报道了用该方式制备

Rh/SiO2和Rh/ZrO2载体催化剂的新方式。接纳NP-5/环已烷/氯化铑微乳系统,非离子外面活性剂 NP-5的浓度为0.5mol/L,氯化铑在溶液中浓度为0.37mol/L,水相体积分数为0.11。25℃时向系统中插手还原剂水含肼并插手稀氨水,然后插手正丁基醇锆的环乙烷溶液,乖戾搅拌加热到40℃而生成淡黄色沉淀,离心星散和乙醇洗涤,80℃干燥并在500℃的灼烧3h,450℃下用氧气还原2h,催化剂命名为“ME”。经过过程机能检测,该催化剂活性远比接纳浸渍法制得的高。

3.2无机化合物纳粒的制备

    行使W/O型微乳系统也可以制备无机化合物,卤化银在照像底片乳胶中应用异常主要,尤其是纳米级卤化银粒子。用水一AOT一烷烃微乳系统合成了 AgCl和 AgBr纳米粒子,  AOT浓度为0.15mol/L,第一个微乳系统中硝酸银为0.4mol/L,第二个微乳系统中NaCl或NaBr为0.4mol/L,夹杂两微乳液并搅拌,回响反映生成AgCl或AgBr纳米颗粒。

    又以制备 CaCO3为例,微乳系统中含 Ca(OH)2,向系统中通入CO2气体,CO2溶入微乳液并扩散,胶束中发生回响反映生成CaCO3颗粒,产物粒径为80~100nm。

3.3聚合物纳粒的制备

    行使W/O型微乳系统可以制备有机聚丙烯酸胺纳粒。在 20mlAOTt――正己烷溶液中插手 0.1 mlN-N一亚甲基双丙烯酰胺(2mg/rnl)和丙烯酰胺(8mg/ml)的夹杂物,插手过硫酸铵作为激发剂,在氮气珍爱下聚合,所得产物单涣散性较好。

3.4金属单质和合金的制备

    行使W/O型微乳系统可以制备金属单质和合金,例如在AOT-H2O-n―heptane系统中,一种反相微胶束中含有 0.lmol/L NiCl2,另一反相微胶束中含有0.2mol/L NaBH4,夹杂搅拌,产物经星散、干燥并在300℃惰性气体珍爱下结晶可得镍纳米颗粒。在某微乳系统中含有0.0564mol/L,FeC12和 0.2mol/L NiCl2,另一系统中含有0.513mol/L NaBH4溶液,夹杂两微乳系统进行回响反映,产物经庚烷、丙酮洗涤,可以获得Fe-Ni合金微粒(r=30nm)。

3.5磁性氧化物颗粒的制备

    行使W/O型微乳系统可以制备氧化物纳米粒子,例如在AOT-H2O-n-heptane系统中,一种乳液中含有 0.15mol/L FeCl2和 0.3mol/L FeCl3,另一系统中含有NH4OH,夹杂两种微乳液充裕回响反映,产物经离心,用庚烷、丙酮洗涤并干燥,可以获得  Fe3O4纳粒( r=4nm)。

3.6高温超导体的制备

    行使W/O型微乳系统可以合成超导体,例如在水一CTAB一正丁醇一辛烷微乳系统中,一个含有机钇、钡和铜的硝酸盐的水溶液,三者之比为1:2:3;另一个含有草酸铵溶液作为水相,夹杂两微乳液,产物经星散,洗涤,干燥并在820℃灼烧2h,可以获得Y-Ba-Cu―O超导体,该超导体的Tc为93K。其余在阴离子外面活性剂 Igegal CO-430微乳系统中,夹杂Bi、Pb、Sr、Ca和Cu的盐及草酸盐溶液,最终可以制得Bi-Pb-Sr-Ca-Cu―O超导体,经DC磁化率测定,可知超导转化温度为Tc=112K,和其余方式制备的超导体对比,它们显示了更为优胜的机能。

    此刻对纳米颗粒材料的研究方式对照多,较直接的方式有电镜察看(SEM、TEM、STEM、STM等);间接的方式有电子、X一射线衍射法(XRD),中子衍射,光谱方式有EXAFS,NEXAFS,SEX-AFS,ESR,NMR,红外光谱,拉曼光谱,紫外一可见分光光度法(UV-VIS),荧光光谱及正电子藏匿,动态激光光散射(DLS)等。

4结语

    微乳回响反映器作为一种新的制备纳米材料的方式,具有执行装配简单,垄断轻易,应用领域广,而且有概略节制微粒的粒度等优点。此刻该方式慢慢引起人们的正视和极

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