表面活性劑在納米材料制備中的應(yīng)用畢業(yè)論文

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）表表面面活活性性劑劑在在納納米米材材料料制制備備中中的的應(yīng)應(yīng)用用年 級: 學(xué) 號: 姓 名: 專 業(yè): 指導(dǎo)老師: 二零一三年三三月七號院 系： 專 業(yè)： 年 級： 姓 名： 題 目：表 面 活 性 劑 在 納 米 材 料 制 備 中 的 應(yīng) 用指導(dǎo)教師評 語 指導(dǎo)教師 (簽章)成 績 年 月 日 摘 要表面活性劑是用途非常廣泛的一類兩性親分子，在溶液中體現(xiàn)出諸如乳化，洗滌，消泡等優(yōu)越的功能，而表面活性劑的分散機理也是各種研究的基礎(chǔ)。表面活性劑在納米材料制備中可以控制納米微粒的大小和形狀，改善納米微粒表面性能和控制納米材料結(jié)構(gòu)。表面活性劑在納米材料制備中的應(yīng)用非常廣泛，納米材料

2、的形貌控制成為當(dāng)前材料科學(xué)研究的前沿與熱點。利用微乳液法是可以制備金屬單質(zhì)、合金、金屬氧化物納米微粒等；利用模板法制備半球狀 Au 納米、合成 Ag2S 半導(dǎo)體納米棒也可以用模板劑誘導(dǎo)合成 PbCl2納米線；沉淀法制備納米 Fe3O4微粒、納米氧化鋯、球形氧化銅超微粉末等等；溶膠-凝膠法制備納米 TiO2和二氧化錫粉體；水熱合成制備 PbS納米晶和 Fe3O4磁流體等，這些都是表面活性劑在納米材料制備中應(yīng)用的很好證明。關(guān)鍵詞：表面活性劑； 納米材料； 微乳液； 模板法；沉淀法IIAbstractSurfactant is two close molecules that use very wi

3、dely. In the solutions, it has many good functions, like: emulsification, washing. Surfactant in making nanometer material can control nanometer materials size and shape, improve nanometer material surface properties and control nanometer material structure.Surfactants in preparation of nanometer ma

4、terials is used extensively, nanometer materials morphology control become the current material the frontiers of science and hot. Using the micro emulsion polymerization can be prepared metal elemental、alloy 、metal oxides nanometer material etc. Using the template method for half globular Au nanomet

5、er material、synthesisAg2S semiconductor , also can use templates on PbCl2 nanometer material induced synthesis. Using precipitation method for Fe3O4 material and ZrO2 nanometer material etc. Sol-gel method for TiO2 and SnO2. Hydrothermal synthesis preparation PbS nanometer material and Fe3O4 etc, th

6、ese are all Very good proof for surfactants in preparation of nanometer materials.Keywords: surfactant; nanometer material; micro emulsion method; template method; precipitation method甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）III目目 錄錄摘摘 要要.ABSTRACT.引引 言言.1第一章第一章 緒論緒論.21.1 表面活性劑與納米技術(shù)的關(guān)系 .21.2 表面活性劑在納米材料制備中的作用 .3第二章第二章 表面活

7、性劑的分散機理和納米材料的基本效應(yīng)表面活性劑的分散機理和納米材料的基本效應(yīng).42.1 表面活性劑的分散機理 .42.2 納米材料的 4 種基本效應(yīng) .5第三章第三章 表面活性劑在納米材料制備中的應(yīng)用表面活性劑在納米材料制備中的應(yīng)用.63.1 微乳液在納米材料制備中的應(yīng)用 .63.1.1 微乳液中納米微粒的形成機理.63.1.2 微乳液法在納米材料制備中的應(yīng)用.63.2 模板法在納米材料制備中的應(yīng)用.73.2.1 模板法合成納米材料的特點.83.2.2 模板法在納米材料制備中的應(yīng)用 .83.3 沉淀法在納米材料制備中的應(yīng)用.93.3.1 表面活性劑也沉淀法的關(guān)系.93.3.2 沉淀法在納米材料制

8、備中的應(yīng)用.93.4 溶膠-凝膠法在納米材料制備中的應(yīng)用.103.4.1 表面活性劑與溶膠-凝膠法.103.4.2 溶膠-凝膠法在納米材料制備中的應(yīng)用.10第四章第四章 表面活性劑在納米材料制備中的應(yīng)用展望表面活性劑在納米材料制備中的應(yīng)用展望 .11結(jié)結(jié) 論論.12參考文獻參考文獻.13謝謝 辭辭.14甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1引引 言言納米材料研究是目前國內(nèi)外材料科學(xué)研究的一個熱點,納米技術(shù)被公認是 21 世紀最具有前途的科研領(lǐng)域。1984 年德國薩爾蘭大學(xué)的 Gleiter 以及美國阿貢實驗室的Siegel 相繼成功地制得了純物質(zhì)的納米細粉,從而使納米材料進入一個新階段。1

9、990年 7 月在美國召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議上，正式宣布納米科學(xué)為材料科學(xué)的一個分支。納米材料由于具有特殊的物理、化學(xué)性質(zhì),可廣泛應(yīng)用于電子、光學(xué)、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。在納米材料的制備研究中，研究人員一直致力于對其組成、結(jié)構(gòu)、形貌、尺寸、取向等方面進行控制，以使得制備出的材料具備各種預(yù)期的或特殊的物理化學(xué)性質(zhì)。表面活性劑具有潤濕、乳化、分散、增溶、發(fā)泡、消泡、滲透、洗滌、抗靜電、潤滑和殺菌等一系列優(yōu)異性能，幾乎滲透到社會生活中的一切技術(shù)經(jīng)濟部門。近年來，隨著社會的進步，科技的發(fā)展，一大批高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的涌現(xiàn)，表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地被擴展?；诖?，近年來表面活性劑在制備納米材料引起了

10、廣泛的重視，其中它對納米材料的大小、形貌、結(jié)構(gòu)等的影響也越來越多的得到關(guān)注。將表面活性劑運用到納米材料的制備研究中，為開發(fā)研究新性能納米材料提供了一條新的途徑。甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）2第一章 緒論1.1 表面活性劑與納米技術(shù)的關(guān)系表面活性劑的英文名稱為Surfactant,指的是那些具有很強表面活性、能使液體的表面張力顯著下降并改變體系界面狀態(tài)的物質(zhì)。表面活性劑分子一般由非極性烴鏈和一個以上的極性基團組成,烴鏈長度一般在8個碳原子以上。極性基團可以是羧酸及其鹽、磺酸及其鹽、硫酸酯及其可溶性鹽、磷酸酯基、氨基或胺基及它們的鹽,也可以是羥基、酰胺基、醚鍵、羧酸酯基等。表面活性劑由

11、于它本身的結(jié)構(gòu)特點，在溶液中體現(xiàn)出諸如乳化、洗滌、消泡等優(yōu)越的功能，因此，表面活性劑的應(yīng)用一直是日用化學(xué)工業(yè)的研究和開發(fā)的重點。隨著對表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的認識和研究，針對表面活性劑在溶液中所表現(xiàn)的結(jié)果和性能特點，人們開始利用表面活性劑制備納米材料，并通過對表面活性劑結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系研究表面活性劑的特性，對納米的產(chǎn)生，形成過程，納米微粒的中間控制，納米微粒表面的性能控制，納米微粒表面結(jié)構(gòu)改變，納米結(jié)構(gòu)材料設(shè)計，納米結(jié)構(gòu)材料正題調(diào)控等進行了相應(yīng)的研究和探討。在納米材料研究過程中，只有實現(xiàn)對納米材料微結(jié)構(gòu)的有效控制，才有可能將其更有效地應(yīng)用于微電子器件等高科技領(lǐng)域中，因此，納米材料的形貌控制成為當(dāng)前

12、材料科學(xué)研究的前沿與熱點。表面活性劑具有雙親性質(zhì)，能吸附在固體表面,其長分子鏈的位阻效應(yīng)可避免納米粒子的團聚；其在溶液中可自組裝形成膠團、反膠團、微乳液、囊泡、液晶等各種有序聚集體,這些聚集體的微環(huán)境可以作為微反應(yīng)器或模板，從而實現(xiàn)對納米材料形貌的調(diào)控。但是，人們對表而活性劑在納米材料制備過程中的作用機理、反應(yīng)動力學(xué)等問題還不夠明了，對很多制備過程的認識還處于經(jīng)驗或半經(jīng)驗的階段，尚無完整的理論基礎(chǔ)與體系。因此，開展表面活性劑在納米材料形貌調(diào)控中的作用及機理研究對納米材料的制備具有重要意義。甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）31.2 表面活性劑在納米材料制備中的作用1.2.1 控制納米微粒

13、的大小和形狀在納米材料制備過程中，表面活性劑可起到板劑、穩(wěn)定劑、分散劑等作用,由于表面活性劑在溶劑中能夠自組裝形成膠團、微乳、液晶、囊泡等有序結(jié)構(gòu),因此可以利用其作為模板，獲得具有一定粒徑分布和形狀的納米粒子。而且表面活性劑通過配位或電荷作用包覆在粒子表面以控制粒子成核及生長，并對粒子生長起到一定的穩(wěn)定作用，可用作穩(wěn)定劑的表面活性劑較多，如CTAB、壬基酚聚氧乙烯醚(NP)系列、AOT、(氧化) 三正辛基膦TOP(O)、硬脂醇醚系(Brij)、吐溫(Tween)系列、聚氧化乙烯(PEO)等。另外，可以利用表面活性劑的親水或親油基吸附在納米粒子表面,其所具有的烴，基長鏈形成一定的位阻,能夠阻止納

14、米粒子的團聚,在納米材料制備中又起穩(wěn)定劑和分散劑作用。如在蒽、-Fe2O3、MnFe2O4 等納米粒子的制備中,所用的表面活性劑均起到上述作用1-4。1.2.2 改善納米微粒表面性能由于納米材料表面效應(yīng)作用，納米粉體表面有很多電荷或官能團，其表面能很高，這些特點決定了納米粉體表面能傾向于變小而出現(xiàn)團聚的特點。表面活性劑親水基團對固體的吸附性和化學(xué)反應(yīng)活性及其降低表面張力的特性可以控制納米微粒的親水性或是親油性，表面活性，同時對納米微粒表面進行改性：一是親水基團與表面活性劑結(jié)合生成新結(jié)構(gòu)，賦予納米微粒表面新的活性；二是降低納米微粒表面能，是納米微粒處于穩(wěn)定狀態(tài)；三是表面活性劑的長尾端在微粒表面形

15、成空間位阻，防止納米微粒的再團聚，由此改善納米粉體在不同介質(zhì)中的分散性，納米粒子表面反應(yīng)性，納米粒子表面結(jié)構(gòu)等。針對改性問題，要合成分散性良好、性能穩(wěn)定的納米材料就必須使新生顆粒表面迅速被介質(zhì)潤濕,即使其被分散的介質(zhì)所隔離。納米材料合成過程中加入表面活性劑,不僅可在初期作為模板劑,而且能在剛形成的納米晶種表面快速吸附,從而有效防止材料的團聚。通常表面活性劑濃度在CMC以下時發(fā)生單層吸附而使納米材料表面疏甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）4水，在CMC以上時發(fā)生雙層吸附而使納米材料表面親水，研究發(fā)現(xiàn)這兩種吸附都能起到防止團聚的作用。第二章 表面活性劑的分散機理和納米材料的基本效應(yīng)2.1 表

16、面活性劑的分散機理(1) 靜電穩(wěn)定機制在粉體懸浮液中加入分散劑，可降低固、液之間的界面張力，有效潤濕顆粒。以水性分散介質(zhì)為例，分散劑親油性基團吸附于固體粒子表面，親水基團為水介質(zhì)溶劑化，并擴展到水相介質(zhì)中，由此圍繞粒子形成一個帶電荷的保護屏障， 雙層包圍粒子，粒子之間產(chǎn)生靜電斥力，使分散體穩(wěn)定5。 (2) 空間位阻穩(wěn)定機制 空間位阻穩(wěn)定機制通過加人高分子聚合物(分散劑)，使其一端的官能團與膠體發(fā)生吸附，另一端溶劑化鏈就會伸向介質(zhì)中，形成阻擋層，阻擋膠粒之間的碰撞、聚集和沉降。(3) 靜電位阻穩(wěn)定機制 靜電位阻穩(wěn)定機制也叫做電空間穩(wěn)定，其靜電部分來源于粒子表面的靜電荷或與定位聚合物聯(lián)系的電荷，所

17、用高聚物叫聚電解質(zhì)。因為既有雙電層穩(wěn)定機制，又有空間位阻穩(wěn)定機制，此種穩(wěn)定效果會更好。這種聯(lián)合機制的勢能曲線沒有第一小值，雙電層在較長距離上提供一段較高的位壘，在小范圍內(nèi)位阻穩(wěn)定阻止粒子相互接觸到6。2.2 納米材料的四種基本效應(yīng)處在納米尺度下的物質(zhì)，其電子的波性以及原子之間的相互作用將受到尺度大小的影響，之間的相互作用將受到尺度大小的影響，諸如熔點、磁學(xué)性能、電學(xué)性甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）5能、光學(xué)性能、力學(xué)性能和化學(xué)性會出現(xiàn)與傳統(tǒng)材料迥然不同的性質(zhì)，表現(xiàn)出的獨特性能無法用傳統(tǒng)的理論體系解釋，以下總結(jié)了導(dǎo)致納米材料表現(xiàn)獨特性能的4種基本效應(yīng)。(1) 表面效應(yīng)當(dāng)微粒的直徑降低到

18、納米尺度時，其表面粒子數(shù)、表面積和表面能均會大幅增加。由于表面粒子的空位效應(yīng)，周圍缺少相鄰的粒子，出現(xiàn)表面粒子配位不足；同時高的表面能也使得表面原子具有高的活性，極不穩(wěn)定，易于通過與外界原子結(jié)合而獲得穩(wěn)定7，如金屬的納米顆粒在空氣中會燃燒，無機的納米顆粒暴露在空氣中會吸附氣體并與氣體發(fā)生反應(yīng)，皆由表面效應(yīng)所致。例如:粒子直徑為10nm時，微粒包含4000個原子，表面原子占40%；粒子直徑為1nm時，微粒包含有30個原子，表面原子占99%。主要原因就在于直徑減少，表面原子數(shù)量增多。再例如，粒子直徑為10nm和5nm時，比表面積分別為90m2/g和180m2/g。(2) 小尺寸效應(yīng)隨著顆粒尺寸變小

19、所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。納米顆粒尺寸小，比表面積大，在熔點、磁學(xué)性能、電學(xué)性能和光學(xué)性能等都較大尺寸顆粒發(fā)生了變化，產(chǎn)生出一系列奇異的性質(zhì)。如金屬納米顆粒對光的吸收效果顯著增加，而直徑為2nm的金和銀的納米顆粒，其熔點分別降為330和1008。(3) 量子尺寸效應(yīng)當(dāng)粒子的尺寸達到納米量級時，費米能級附近的電子能級由連續(xù)態(tài)分裂成分立能級。當(dāng)能級間距大于熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導(dǎo)態(tài)的凝聚能時，會出現(xiàn)納米材料的量子效應(yīng)，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導(dǎo)電性能變化。(4) 宏觀量子隧道效應(yīng)微觀粒子具有穿越勢壘的能力稱之為隧道效應(yīng)。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀的物理量，如微小

20、顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等也具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化。這種效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)一甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）6起，將會是未來微電子器件的基礎(chǔ)，它們確定了微電子器件進一步微型化的極限9。甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）7第三章 表面活性劑在納米材料制備中的應(yīng)用31 微乳液在納米材料制備中的應(yīng)用3.1.1 微乳液中納米微粒的形成機理(1) 納米微粒的制備是通過混合兩個分別增溶有反應(yīng)物的膠團實現(xiàn)的。含不同反應(yīng)物的兩個膠團混合后，由于膠團顆粒不停地做布朗運動，膠團顆粒間的碰撞使組成界面的表面活性劑和助表面活性劑的碳氫鏈可以互相滲入，從而

21、引起了核內(nèi)和核殼的化學(xué)反應(yīng)。由于反相膠束的半徑是固定的，不同膠束內(nèi)的晶核和粒子之間的物質(zhì)交換不能實現(xiàn)，所以水核內(nèi)粒子尺寸得到了控制。(2) 一種反應(yīng)物增溶在水核內(nèi)，另一種以水溶液形式與前者直接或滴定混合，水相反應(yīng)物穿過微乳液或直接與微乳液表面的活性劑配位，并在此處與另一反應(yīng)物作用，產(chǎn)生晶核并長大。產(chǎn)物粒子的最終粒徑是由膠團的尺寸決定的。(3) 一種反應(yīng)物增溶在水核內(nèi)或吸附在膠團表面上，另一種反應(yīng)物為氣體。將氣體通入液相中，充分混合，使二者發(fā)生反應(yīng)，可以制得納米粒子10。3.1.2 微乳液法在納米材料制備中的應(yīng)用首先正式報道了用肼或氫氣還原微乳水核中的金屬鹽制備單分散的Pt、Pd、Rh和Ir納米

22、顆粒后,微乳液技術(shù)已經(jīng)被用來制備金屬單質(zhì)、合金、催化劑、半導(dǎo)體、陶瓷和磁性等材料,而且研究領(lǐng)域正在不斷擴大。 (1) 利用微乳體系可以制備金屬單質(zhì)和合金人采用水（溶液）/二甲苯/SDS/正戊醇反相微乳液體系，用水合肼還原硫酸鎳制備了納米級微粒，同時也采用XRD，TEM等方法對產(chǎn)物進行了鑒定與表征，從而得出：鎳粉為比較均勻的球形，在控制不同條件下，制備粒徑在15100nm范圍內(nèi)變化。水量/表面活性劑量的比值越大，水核半徑大，鎳粒子越大；助表面活性劑含量在一定范圍內(nèi)增加時，油水界面膜增強，鎳粒子粒徑變??；反應(yīng)體系中鎳粒子濃度增大時，成核速度快，有利于小尺寸粒子的生成。還原制得了納米級銀粒子。采用S

23、DS/異戊醇/二甲苯/水體系，用水合肼還原硝酸銀制備納米級銀粒子。實驗結(jié)果證甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）8明：采用微乳液法制備納米級銀粒子，通過控制不同的反應(yīng)條件，如體系組成、銀離子濃度及助表面活性劑的濃度可得到不同粒徑的產(chǎn)物。當(dāng)體系內(nèi)含水分較高時，生成的銀粒子尺寸較大，且粒度分布呈多分散性，而當(dāng)助表面活性劑含量增加時，銀粒子尺寸變小，粒度分布變窄利于得到理想產(chǎn)品。(2) 利用微乳體系可以制備金屬氧化物納米顆粒在水-環(huán)己烷-正己醇-Triton X-100的微乳體系中由氯氧化鋯制備了納米級氧化鋯微粒。先配制摩爾比為1:6.3:43.1的Triton X-100、正己醇、環(huán)己烷的混合

24、微乳液，然后取兩份上述溶液，分別加入一定量的0410 mol/L氯氧化鋯(ZrOC128H2O)溶液或氨水，攪拌至澄清，即分別獲得氯氧化鋯溶液的微乳液和氨水的微乳液，接著在強烈攪拌下，向含鋯鹽的微乳液中緩慢加入含氨水微乳液，進行水解反應(yīng)，然后將反應(yīng)后混合物在75下回流6h，過濾，并用乙醇和水洗滌幾次，最后將產(chǎn)物再烘干和焙燒，制得粒徑為510 nm的ZrO2微粒。(3) 利用微乳體系制備半導(dǎo)體納米微粒在二(22乙基己基)琥珀酸鈉(AOT)/異辛烷/水溶液微乳體系中, 使Cd2+和Na2Te反應(yīng)，制備了尺寸在216316nm的顆粒均勻的CdTe量子點。利用微乳液法成功地制備出ZnS:Mn納米微粒。

25、在稱取適量的表面活性劑(S280、T260)，正己醇和汽油，攪拌均勻，制得乳液體系；充分攪拌，并向微乳液體系中滴加適當(dāng)濃度的乙酸鋅、乙酸錳、硫化鈉水溶液，室溫，反應(yīng)30min，制得微粒尺寸均一、穩(wěn)定性較好的納米微粒。通過控制加入微乳液中的水量，可得到不同粒度的納米微粒。使用透射電鏡觀測了納米晶，通過紫外光譜測定，并用Brus有效質(zhì)量模型確定，我們得到ZnS:Mn納米微粒的粒徑約為35nm，X射線衍射表明，納米ZnS:Mn微粒具有材料ZnS的晶體結(jié)構(gòu)。3.2 模板法在納米材料制備中的應(yīng)用 3.2.1 模板法合成納米材料的特點模板法作為一種制備納米材料的有效方法，其主要特點是模板法無論是在液相甘肅

26、有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）9中或者是氣相中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，它的反應(yīng)都是在有效控制的區(qū)域內(nèi)進行的，這就是模板法與普通方法的主要區(qū)別。利用模板法合成納米材料和利用直接合成法相比具有很多優(yōu)點，主要表現(xiàn)在： 以模板為載體精確控制納米材料的尺寸和形狀、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)； 實現(xiàn)納米材料合成與組裝一體化，同時可以解決納米材料的分散穩(wěn)定性問題； 合成過程相對簡單，很多方法適合批量生產(chǎn)。模板法通常用來制備特殊形貌的納米材料，如納米線、納米帶、納米絲、納米管與片狀納米材料等。3.2.2 模板法在納米材料制備中的應(yīng)用(1) 模板法制備半球狀A(yù)u納米20世紀80年代Martin等人最早將氧化鋁膜用于納米材料的合成

27、，近30年來，AAO模板發(fā)展為模板法中最成熟的一類。AAO模板具有孔徑均勻、在可見和大部分紅外光區(qū)透明、耐高溫等優(yōu)點，適合用于制備大小一致的金屬、合金、氧化物、硫化物和高聚物等材料的粒子、線、棒和管的單分散體系18。在眾多AAO模板的制備方法中，采用二次氧化法在直流恒壓和酸性溶液的條件下制備AAO模板被認為是最成熟的方法。采用掃描電子顯微鏡(SEM)和掃描探針顯微(SPM)。對模板的形貌進行表征的結(jié)果顯示模板表面孔道為六角柱形、垂直膜面且排列度有序,孔密度可達1011個/cm2。(2) 反相膠束軟模板法合成Ag2S半導(dǎo)體納米棒反相膠束軟模板法合成納米材料操作簡單、條件溫和，合成的產(chǎn)物在結(jié)構(gòu)和性

28、能上與一般的理化方法相比也有優(yōu)勢，得到了廣泛的重視。目前，用這種方法合成的一維納米線棒有:碳酸鋇、硫酸鈣、氯化銀、氯化鉛、銀等。 (3) 用模板劑誘導(dǎo)合成PbCl2納米線吳慶生等21用模板劑誘導(dǎo)合成PbCl2納米線。其利用的主要試劑是：聚氧乙烯(9)月桂醚(簡稱C12E9)、正戊醇、環(huán)己烷、Pb(Ac)23H2O和NaCl。實驗條件對微乳液的形成、反應(yīng)的進行以及產(chǎn)物的形貌均有一定的影響。其中最重要的是水相中水與油相中C12E9的物質(zhì)的量之比(R)，它直接決定水芯直徑的大小，也與納米線的直徑有關(guān)。溶劑環(huán)己烷的多少主要影響微乳液的稀稠度，甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）10進而影響納米線的

29、形成速度。一般來說，環(huán)己烷與C12E9的體積比在512之間比較適宜。3.3 沉淀法在納米材料制備中的應(yīng)用3.3.1 表面活性劑與沉淀法的關(guān)系沉淀法是利用液相化學(xué)反應(yīng)合成金屬氧化物納米粒子的最為普通的一種方法。它利用各種在水中溶解的物質(zhì)，經(jīng)過反應(yīng)生成不溶性的氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽等，再根據(jù)難溶化合物溶度積的不同，通過改變轉(zhuǎn)化條件來控制沉淀顆粒的生長和防止顆粒團聚，從而獲得分散性較好的超微粒子。表面活性劑在制備過程中的作用是包覆在新生成的沉淀顆粒表面。一方面這種包覆作用抑制了離子在已生成的顆粒表面的生長速率，即控制了沉淀顆粒的尺寸；另一方面，由于新生成的顆粒表面活性較高，使得顆粒之間易于

30、相互作用進而發(fā)生團聚，而表面活性劑包覆膜的存在使已生成的顆粒相互隔離，抑制了團聚現(xiàn)象的發(fā)生。所以表面活性劑的濃度對顆粒的尺寸有很大影響。3.3.2 沉淀法在納米材料制備中的應(yīng)用(1) 沉淀法制備納米Fe3O4微粒沉淀法是一種較經(jīng)濟的制備納米Fe3O4的方法，方程式：Fe2+2Fe3+80H-Fe3O4+4H20。該方法通常是把Fe(III)和Fe(II)鹽溶液以2:l或更大的比例混合，在一定溫度和pH值下加人過量(23倍)的NH40H或NaOH，高速攪拌進行沉淀反應(yīng)，然后將其沉淀洗滌、過濾、干燥、烘干，制得尺寸為8-10nm的納米Fe3O4微粒。丁明等30人采用中和沉淀法制備了納米Fe3O4微

31、粒，并得到了生成納米Fe3O4微粒必須滿足的基本條件。共沉淀法最大的難題是如何分散生成納米Fe3O4粒子并使其不會團聚，經(jīng)過多個科學(xué)家的不斷研究，Jun Wang等22人采用化學(xué)共沉淀法并將反應(yīng)器放置在一個磁場中央來制備，所制得的納米Fe3O4，分析結(jié)果，提出在磁場中制備的磁性納米Fe3O4其飽和磁化強度更大。(2) 沉淀法制備納米氧化鋯甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11王煥英等23人以氧氯化鋯(ZrOCl28H2O)和氨水(NH3H2O)為原料，采用化學(xué)沉淀法制備了納米級氧化鋯微粉，它的反應(yīng)過程為：ZrOCl2+ 2NH3H2O + H2O = Zr(OH)4+ 2NH4Cl，Zr

32、(OH)4ZrO2+ H2O(g)。通過實驗結(jié)果分析得出：反應(yīng)溫度、反應(yīng)物濃度、溶液pH值、煅燒溫度和時間對產(chǎn)物粒徑均產(chǎn)生影響，總結(jié)得出最佳工藝條件為ZrOCl28H2O 溶液濃度為1.0mol/L，反應(yīng)溫度60,溶液pH值45，煅燒5504h。(3) 沉淀法制備球形氧化銅超微粉末采用沉淀轉(zhuǎn)化法制備出5nm球形氧化銅超微粉末，并詳細研究了溫度、阻聚劑和轉(zhuǎn)化劑的濃度以及不同的沉淀劑等實驗參數(shù)對超微粉的相結(jié)構(gòu)組成及粒徑大小的影響。利用XRD、TEM 和TG-DTA等分析手段對超微粉進行了分析和表征。研究表明，沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)受表面活性劑的濃度影響很大。隨著阻聚劑濃度的減小，氧化銅粉末的顆粒變大。3.4

33、3.4 溶膠溶膠- -凝膠法在納米材料制備中的應(yīng)用凝膠法在納米材料制備中的應(yīng)用3.4.1 表面活性劑與溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法是制備材料的濕化學(xué)法中的一種方法，是指金屬醇鹽或無機鹽化合物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠而固化，再經(jīng)熱處理而形成氧化物或是其他化合物固體的方法。表面活性劑在溶膠-凝膠法中主要的作用，分別是：分散劑和模板劑。采用溶膠-凝膠技術(shù)，利用表面活性劑作為分散劑可以控制材料的生長，同時起到表面修飾的作用，得到球形納米顆粒。以表面活性劑為模板劑，通過溶膠-凝膠途徑已合成了具有六方有序排列的單一孔分布特征SiO2分子篩和孔徑為10500nm可調(diào)的納米TiO2多孔薄膜25。3.4.2 溶膠-凝膠

34、法在納米材料制備中的應(yīng)用(1) 溶膠-凝膠法制備納米TiO2朱靜、李天祥等26人以四氯化鈦為原料，采用溶膠-凝膠法制備納米TiO2。實驗方法為：將一定量的無水乙醇裝進250ml錐形瓶，水浴加熱，用緩慢的速率加入一甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）12定量的TICl4，迅速攪拌，再加入經(jīng)過水浴的5mol/L的NH3H2O，繼續(xù)攪拌90min，溶液由黃色變?yōu)闇\黃色。室溫干燥5天形成干凝膠，用紅外干燥后，灼燒，冷卻等到TiO2，最后將得到的產(chǎn)品進行XRD和TEM測定。分析結(jié)果得出：300到600之間時，二氧化鈦均為銳太礦和金紅石的混合物，到750時則為純的金紅石晶體。但是熱處理溫度一般為600

35、，平均微粒為65nm。(2) 溶膠-凝膠法制備二氧化錫粉體人在實驗中，采用SnCl4溶液與NH3H2O作用。反應(yīng)方程式為：SnCl4+4NH3H2O+XH2O=SnO2(X+2)H2O+4NH4Cl反應(yīng)得到白色的溶膠體系，經(jīng)過加熱、陳化、洗滌、無水乙醇置換自由水和濾餅后處理，在低溫80左右干燥，最后在450燒結(jié)得到Sn02粉體。通過反應(yīng)結(jié)果的分析，采用超聲波與溶膠-凝膠法相結(jié)合，制備SnO2超細粉體，其中超聲波的空話作用對于防止團聚減少大顆粒的存在起到一定的作用。第四章第四章 表面活性劑在納米材料制備中的展望表面活性劑在納米材料制備中的展望表面活性劑在納米材料的研究和應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)起著不可或缺的

36、作用。在納米材料制備領(lǐng)域,利用表面活性劑分子在分散體系中形成的有序聚集體如膠束、反膠束和微乳相等性質(zhì)成功制備了各種納米材料；陽離子表面活性劑作為無機硅酸鹽的插層改性劑在聚合物基-無機納米復(fù)合材料的制備中能發(fā)揮重要作用；用表面活性劑進行改性是防止納米粒子聚結(jié)的重要手段；表面活性劑還被應(yīng)用于納米材料的檢測等方面。從納米材料的制備、表征到納米材料的應(yīng)用, 表面活性劑由于其獨特的性質(zhì)都發(fā)揮著極其重要的作用。表面活性劑在納米材料的制備領(lǐng)域方面的應(yīng)用已經(jīng)為大家所熟悉,而且從另外一個角度來說,納米科技的發(fā)展已經(jīng)進入了“難點已經(jīng)不是如何制備納米粒子,而是怎樣建立宏觀和微觀的聯(lián)系,怎樣應(yīng)用納米材料的階段”,表面

37、活性劑在納米材料應(yīng)用方面所起的作用是至關(guān)重要的,表面活性劑在納米目前表面活性劑在納米材料領(lǐng)域已經(jīng)有著廣泛的、必不可少的應(yīng)用32。表面活性劑的結(jié)構(gòu)決定了表面活性劑在納米材料技術(shù)中的應(yīng)用性，表面活性劑甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）13的一切功能和性能都取決于表面活性劑親水親油集團的結(jié)構(gòu)和親水親油基結(jié)構(gòu)的平衡關(guān)系。因此，表面活性劑科學(xué)的發(fā)展是向著合成新結(jié)構(gòu)表面活性劑和開發(fā)表面活性劑新的功能方向的進行的。表面活性劑納米材料中的應(yīng)用就是要根據(jù)表面活性劑的特殊性能合成制備納米材料，因此表面活性劑在納米材料制備中起著舉足輕重的作用，對納米材料科學(xué)有著重大的推動作用。表面活性劑在納米材料科學(xué)中的應(yīng)用

38、還僅僅是一個開始，隨著人們對表面活性劑功能的研究和認識不斷深入，表面活性劑在納米材料中應(yīng)用會越來越多，納米技術(shù)作為一門新興的科學(xué)技術(shù), 也在向表面活性劑行業(yè)滲透,并在與表面活性劑行業(yè)的結(jié)合中促進自身的發(fā)展。二者的發(fā)展是相輔相成的。納米材料的研究正方興未艾,隨著人們對表面活性劑研究的深入,表面活性劑傳統(tǒng)的乳化、分散等功能在納米材料領(lǐng)域的進一步發(fā)揮以及其特殊結(jié)構(gòu)與納米材料的奇異性能所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng),表面活性劑在納米材料領(lǐng)域必將發(fā)揮更大的作用。在不久的將來,納米材料將大量走入人們的生活,納米材料領(lǐng)域作為表面活性劑的一個新興應(yīng)用領(lǐng)域,將為傳統(tǒng)的表面活性劑行業(yè)注入新的活力!結(jié) 論通過本文的闡述，我們了解

39、了表面活性劑在納米材料制備中的研究現(xiàn)狀，了解了表面活性劑在納米材料科學(xué)中的各種應(yīng)用現(xiàn)狀；著重了解了微乳液法、沉淀法、模板法、水合法、溶膠-凝膠法在納米材料制備中的研究現(xiàn)狀。在今后的研究道路上，應(yīng)更加注表面活性劑與納米材料科學(xué)之間其他的關(guān)系，積極開發(fā)新型表面活性劑，使納米材料科學(xué)發(fā)展向前再邁一大步，為人類的生活提供更加便捷的服務(wù)。表面活性劑有著如此廣泛作用和巨大潛力，一方面我們應(yīng)對它的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究深入地開展下去。另一方面也應(yīng)該對納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究多辟蹊徑，尋求更多種方法的進展。甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）14參考文獻1 Kang P,Chen C N, Zhu C L,

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44、液制備納米銀粒子J. 功能材料, 1999,30(5):484-485.甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）15謝 辭時間飛逝，快的讓我們來不及感嘆，大學(xué)培訓(xùn)生活就在這樣的白駒過隙之間接近尾聲，在撰寫論文進入尾聲之際，我的心情十分激動。從論文的選題、資料的收集整理到論文的撰寫編排，在這整個過程中，我得到了化工系許多老師、同學(xué)的熱心幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！能完成這篇論文首先要感謝我的指導(dǎo)老師亢老師。在這段時間里，亢老師對我的學(xué)習(xí)和研究都非常嚴格，針對每一個環(huán)節(jié)都給與了細心的指導(dǎo)，使我受益匪淺。從老師身上我學(xué)會了做事不僅要勤奮努力，更要踏實，嚴謹，對待知識更要學(xué)會精益求精，不積跬步何以

45、至千里，學(xué)習(xí)和做人必須從點滴做起，腳踏實地。感謝各位老師對我的關(guān)心和照顧，在此表示最誠摯的謝意。此外，本文最終得以順利完成，也是與化工系其他老師的幫助分不開的。感謝化工系的其他老師，他們在我人生最寶貴的階段給予我很多幫助，無論是在學(xué)習(xí)還是在生活上都提出了很多寶貴意見，在此向他們表示深深的感謝！同時還要感謝兩年來與我朝夕相處的同學(xué)們，在這兩年的大學(xué)生活中，給與了我太多的鼓勵和感動，和我一起成長，在此感謝你們！最后要特別感謝我的父母，他們給了我太多的關(guān)愛和呵護，他們的期許和付出是我前進的動力。祝愿所有幫助過我的人幸?？鞓?！甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）16 &gTXRm6X4NG

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