浅述表面活性剂在印制电路板制造中的应用

电镀工艺：表面活性剂及其在电镀中的应用
现代电镀网3月22日讯：
表面活性剂是金属表面处理领域重要的原材料之一，也是绝大多数电镀添加剂不可缺少的组成之一。

在电镀的整个工艺过程中，如镀前处理的化学脱脂、酸洗除锈、电解脱脂、基体活化到电镀中单金属、合金电镀用的添加剂、镀后处理的防镀层变色剂、镀层保护膜乃至电镀废水处理，几乎都得用到它。

广泛范围的应用得益于表面活性剂的特殊化学结构并由此而得到特殊性质。

①表面活性剂的加入使电镀溶液表面张力下降，使阴极电沉积过程伴随着的析氢过程来得容易。

防止了镀层产生凹痕、麻点和针孔，使镀层与基体结合力好。

②表面活性剂水溶液在沾有油污的固体表面吸附，使得固体表面油污润湿、渗透、乳化、分散，从而去除油污。

③表面活性剂具备亲水基和憎水基，憎水基在电极界面的定向吸附形成双电层，往往提高了电极反应的过电位，加大了电沉积过程的极化。

使得镀层结晶细化，有的改变了镀层的内应力、硬度、延展性等机械物理性能。

推荐阅读：世界水日，我们向水致敬
④表面活性剂在气／液界面上的定向吸附，形成了一层致密的表面液膜，加之某些表面活性剂的起泡作用形成泡沫层，阻止了酸雾的逸出。

表面活性剂的增溶、分散特性帮助某些不溶于水的主光亮剂分子在溶液中分散，它们之间协同效应可获得光亮、整平性好的镀层。

某些阳离子表面活性剂使镀液中的固体微粒带正电荷，并在微粒表面形成一层保护膜，降低了固体微粒的表面张力，有效地防止了固体微粒在溶液中聚集成团，使固体微粒在溶液中分散均匀，并随着金属的电沉积均匀地镶嵌在镀层之中，实现复合电镀的目的，赋予镀层特殊的功能应用。

表面活性剂作用原理及应用表面活性剂一词来自英语surfactant。

它实际上是短语surface active agent的缩合词。

它还有一个名字叫做tenside。

凡加入少量而能显著降低液体表面张力的物质，统称为表面活性剂。

它们的表面活性是对某特定的液体而言的，在通常情况下则指水。

表面活性剂一端是非极性的碳氢链（烃基），与水的亲和力极小，常称疏水基；另一端则是极性基团（如—OH、—COOH、—NH₂、—SO₃H等），与水有很大的亲和力，故称亲水基，总称“双亲分子”（亲油亲水分子）。

为了达到稳定,表面活性剂溶于水时，可以采取两种方式：1、在液面形成单分子膜将亲水基留在水中而将疏水基伸向空气，以减小排斥。

而疏水基与水分子间的斥力相当于使表面的水分子受到一个向外的推力，抵消表面水分子原来受到的向内的拉力，亦即使水的表面张力降低。

这就是表面活性剂的发泡、乳化和湿润作用的基本原理。

在油-水系统中，表面活性剂分子会被吸附在油-水两相的界面上，而将极性基团插入水中，非极性部分则进入油中，在界面定向排列。

这在油-水相之间产生拉力，使油-水的界面张力降低。

这一性质对表面活性剂的广泛应用有重要的影响。

2、形成“胶束”胶束可为球形，也可是层状结构，都尽可能地将疏水基藏于胶束内部而将亲水基外露。

如以球形表示极性基，以柱形表示疏水的非极性基，则单分子膜和胶束。

如溶液中有不溶于水的油类（不溶于水的有机液体的泛称），则可进入球形胶束中心和层状胶束的夹层内而溶解。

这称为表面活性剂的增溶作用。

表面活性剂在污垢和基底表面的吸附是去污洗涤的核心，吸附作用也是表面活性剂最基本的性质之一。

在洗涤过程中，表面活性剂的疏水基会尽可能地减少与水的接触，在表/界面上发生定向吸附，达到一定浓度后在体相形成聚集体，因此表面活性剂表现出一系列优良的性能，如润湿、乳化、增溶等。

表面活性剂可起洗涤、乳化、发泡、湿润、浸透和分散等多种作用，且表面活性剂用量少（一般为百分之几到千分之几），操作方便、无毒无腐蚀，是较理想的化学用品。

表面活性剂在材料合成中的应用研究近年来，随着科学技术的不断发展，表面活性剂在材料合成中的应用越来越受到关注。

表面活性剂是一类能降低液体表面或界面的表面张力的物质，广泛应用于各种工业领域。

它们不仅可以作为合成材料的催化剂、模板和胶体调节剂，还可以在纳米材料、生物材料等方面发挥重要作用。

一、催化剂的制备表面活性剂在催化剂的制备中有着重要的作用。

以金属纳米颗粒为例，通过添加适量的表面活性剂，可以促进金属纳米颗粒的形成和稳定。

表面活性剂的存在可以控制纳米颗粒的大小、形状和分散度，从而调节催化剂的催化性能。

此外，表面活性剂还可以作为催化剂载体，为催化剂提供支撑和稳定的平台，提高催化剂的使用寿命。

二、模板合成表面活性剂在材料的模板合成中也起到了重要的作用。

模板合成技术是一种通过模板的空间约束将溶液中的原料转化为所需产品的方法。

通过选择合适的表面活性剂和控制反应条件，可以在表面活性剂的介导下合成出形状各异的材料。

例如，通过选择不同的表面活性剂和催化剂，在水相条件下可以合成出具有不同形状和孔径的介孔材料、纳米线、纳米球等。

这些材料在能源储存、催化剂载体、生物医药等领域有着广泛的应用前景。

三、胶体调节剂表面活性剂作为一种胶体物质，可以在溶液中形成微米级的胶体颗粒。

通过调节表面活性剂的浓度和溶液的pH值，可以控制胶体颗粒的形成和稳定性。

胶体颗粒在纳米材料的合成和组装中发挥着重要作用。

例如，通过控制胶体颗粒的浓度和表面活性剂的添加量，可以合成自组装的胶体颗粒结构。

这些自组装的结构可以作为模板，进一步合成出具有特定结构和性能的材料。

总结起来，表面活性剂在材料合成中的应用非常广泛。

它们不仅可以作为催化剂的制备剂和胶体调节剂，还可以在模板合成中发挥重要作用。

通过合理选择和调控表面活性剂的种类和浓度，可以实现对材料形貌、结构和性能的精确控制。

在未来的研究中，我们可以继续深入探究表面活性剂在材料合成中的应用，进一步拓展其应用领域，并不断提高合成材料的性能和稳定性。

表面活性剂的作用及其应用表面活性剂作为一种重要的化学物质，在日常生活中扮演着非常重要的角色，从洁面用品到食品添加剂，从农业杀虫剂到制药原料，表面活性剂无处不在，可谓是现代生活的必备品。

那么，表面活性剂到底是什么，它在哪些方面具有重要的作用呢？本文将从理论和实践两个方面来对表面活性剂进行探究。

一、表面活性剂的理论基础表面活性剂，又称表面活性分子，是一类分子结构具有亲水和疏水两种不同区域的化合物。

它们的分子结构中包含着两个部分，一部分是亲水性较强的“头部”(或称为“极性基团”)，这个部分可以与水形成氢键相互作用，因此也被称为水溶性基团；另一部分则是亲水性较弱的“尾部”(或称为“非极性基团”)，它们可用于与非极性物质作用。

表面活性剂的这种分子结构使得它们在水中可以形成胶束，即亲水性的“头部”朝向水相，而疏水性的“尾部”则朝向胶束内部，从而使胶束能够承载疏水性物质，如油脂、污垢等，同时也能够稳定乳液和泡沫等。

二、表面活性剂的作用1. 清洁剂由于表面活性剂具有胶束形成的特性，因此它们能够将非极性化合物包裹在胶束内部，使之分散在水中，从而改善了清洁效果。

此外，表面活性剂还具有增溶作用，能够促进清洁剂中的成分相互混合并均匀分布，进一步提高清洁效果。

2. 食品添加剂在食品制造过程中，表面活性剂被广泛应用于乳化、泡沫化和增稠等方面。

例如，在乳制品生产中，表面活性剂被用于稳定脂质和水相之间的界面，从而防止乳化液“分层”；在烘焙食品中，表面活性剂则被用于增强面团的韧性，使得制成的蛋糕、面包等食品口感更好。

3. 医药制剂表面活性剂在医药制剂中也被广泛应用。

例如，在磺胺类抗生素中，表面活性剂被用于促进药物的溶解和吸收；在麻醉剂中，表面活性剂则被用于稳定药物的微小颗粒，从而使麻醉剂更加稳定和有效。

三、表面活性剂的应用1. 洗涤剂洗涤剂是应用最广泛的表面活性剂制品之一。

洗涤剂常常包括清洁剂、润滑剂、增稠剂等多种成分，这些成分的共同作用可以有效地去除污垢和油脂，保护被清洗物品的表面，并且具有增进清洁效果的作用。

表面活性剂在各行业和造纸中的应用表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。

其分子结构均由两部分构成，分子的一端为极亲油的疏水基，分子的另一端为极性亲水的亲水基，两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，赋予了该类特殊分子既亲水又亲油，又不是整体亲水或亲油的特性，这种特有结构通常称之为“双亲结构”。

1 表面活性剂的分类按极性基团的解离性质，表面活性剂可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂以及非离子表面活性剂。

1.1阴离子表面活性剂有分为肥皂类、硫酸化物以及磺酸化物等。

肥皂类系高级脂肪酸的盐类，通式为（RCOO）M，肥皂是使用最早的表面活性剂之一，公元前7-前6世纪已经开始使用，根据M代表的物质不同，又可分为碱金属皂（O/W）、碱土金属皂（W/O）和有机胺皂（三乙醇胺皂）。

它们均有良好的乳化性能和分散油的能力，但易被破坏，碱金属皂还可在硬水环境中被钙、镁盐破坏，电解质亦可使之盐析。

硫酸化物（RO-SO3-M）主要是硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，脂肪烃链R在12-18个碳之间。

硫酸化油的代表是硫酸化蓖麻油，俗称土耳其红油，出现于19世纪中叶，是蓖麻油与硫酸反应的产物，蓖麻油为蓖麻油酸的三甘酯深度磺化，耐酸耐硬水。

高级脂肪醇硫酸酯类有十二烷基硫酸钠（SDS、月桂醇硫酸钠），出现于20世纪二十到三十年代，乳化性较强且较稳定，在药剂学上可与一些高分子阳离子药物产生沉淀，对粘膜有一定刺激性，用作外用软膏的乳化剂，也用于片剂等固体制剂的润湿和增溶。

磺酸化物（R-SO3-M）包括脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物。

常用产品有二辛基琥珀酸磺酸钠（阿洛索-OT）、十二烷基苯磺酸钠以及甘胆酸钠。

其水溶性和耐酸耐钙、镁盐性比硫酸化物稍差，但在酸性溶液中不易水解。

1.2阳离子表面活性剂起作用的部分是阳离子，因此成为阳性皂，其分子结构主要部分是一个五价氮原子，也称为季胺化合物，常用品种有苯扎氯铵(洁尔灭）和苯扎溴铵（新洁尔灭）等。

表面活性剂的应用什么是表面活性剂表面活性剂是一类能够降低物质表面或界面张力的化学物质。

它们分子的结构中同时存在亲水基团和亲油基团，使得它们能在水和油之间起到界面活性的作用。

表面活性剂可以分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂等。

表面活性剂的应用领域1. 日化产品表面活性剂广泛应用于日化产品中，例如洗发水、沐浴露、洗衣液等。

在洗涤剂中，表面活性剂能够降低水与油之间的表面张力，使得溶解在水中的污垢能够更容易与水分离，并被冲洗掉。

同时，表面活性剂还能够增加泡沫的稳定性，使得洗涤剂在使用过程中能够持久起泡，提高清洁效果。

2. 医药领域在药物制剂中，表面活性剂也有着重要的应用。

例如，一些胶囊药物通过在胶囊外壳上涂覆一层表面活性剂，可以提高药物的吸收速度，使药物更快地释放到血液中。

此外，表面活性剂还可以用于医用乳剂、注射液以及皮肤消毒等产品中，起到增稠、分散、稳定等作用。

3. 农业领域在农业生产中，表面活性剂也是重要的辅助产品。

例如，表面活性剂可以用作农药的增效剂，使农药更好地附着在作物表面，提高药效。

此外，表面活性剂还可以用于农药的调配工作中，起到分散、乳化等作用，使农药更易于使用和储存。

4. 工业应用表面活性剂在工业生产中有着广泛的应用。

例如，在石油工业中，表面活性剂可以用于提高石油开采效率，降低地层中油与水之间的黏度，使得油能够更容易地被抽出。

此外，表面活性剂还可以用于纺织、造纸、电子等工业中的涂料、油墨、护理剂等产品中，起到增稠、分散、润湿等作用。

表面活性剂的安全性虽然表面活性剂在许多领域都有着重要的应用，但是需要注意其安全性问题。

表面活性剂在高浓度下可能对人体有一定的刺激性和毒性。

因此，在使用表面活性剂的产品时，需要注意按照说明书的指引使用，并避免过量使用。

此外，表面活性剂也具有一定的环境影响。

一些表面活性剂在水体中容易累积并破坏水生生物。

因此，在使用表面活性剂的过程中，需要合理控制剂量，避免对环境造成过大的影响。

pcb超粗化药水原理PCB超粗化药水原理PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）超粗化药水是一种在PCB 制造过程中使用的化学药剂，其主要功能是在特定区域使电路板上的铜层变得粗糙，以便于后续的电镀和焊接工艺。

以下将详细介绍PCB 超粗化药水的原理和工作机制。

一、原理概述PCB超粗化药水的原理主要基于一种叫做“表面活性剂吸附-金属还原”的化学反应机制。

在PCB制造过程中，电路板上需要进行电镀的区域通常被称为“导线路线”或“焊盘”。

在超粗化过程中，药水会与导线路线接触并发生特定的化学反应，进而改变导线路线表面的性质。

二、表面活性剂吸附PCB超粗化药水中的表面活性剂具有吸附性能，它们能够在导线路线的表面吸附并形成一层薄膜。

这一薄膜的存在可以在一定程度上改变金属表面的能量状态并提高金属表面的反应活性。

三、金属还原表面活性剂吸附在导线路线表面后，药水中的还原剂会与金属离子发生反应，使其还原成金属，从而增加导线路线表面的金属粗糙度。

这种还原反应通常会改变金属的结晶形态，从而使导线路线变得更粗糙。

四、工作过程PCB超粗化药水通常通过浸泡或喷涂的方式应用于PCB的特定区域。

药水中的表面活性剂先与导线路线表面发生吸附反应，形成一层薄膜。

然后，还原剂与金属离子发生反应，使其还原成金属并形成更粗糙的表面。

整个超粗化过程的时间和温度都需要严格控制，以确保所得到的导线路线表面粗糙度符合要求。

五、应用和优势PCB超粗化药水的应用主要集中在需要进行电镀和焊接的区域，例如焊盘和插件孔。

通过增加导线路线表面的粗糙度，超粗化药水可以提高电镀和焊接的附着力，从而提高PCB的可靠性和性能。

总结：PCB超粗化药水利用表面活性剂吸附和金属还原的原理，能够使电路板上的导线路线表面变得更加粗糙，以便于后续的电镀和焊接工艺。

该技术在PCB制造中发挥着重要作用，提高了电镀和焊接的效果，提高了PCB的质量和可靠性。

表面活性剂的应用及其原理1. 概述表面活性剂是一种具有特殊化学结构的化合物，可以降低液体表面的张力，提高液体的湿润性。

它们广泛应用于多个领域，包括洗涤剂、化妆品、农药、纺织、石油等。

2. 表面活性剂的分类表面活性剂根据其离子性质可被分为离子性表面活性剂和非离子性表面活性剂。

具体分类如下：2.1 离子性表面活性剂离子性表面活性剂可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和缔合表面活性剂。

•阴离子表面活性剂：如硫酸十二烷基醚钠（SDS）、烷基苯磺酸钠（LAS）等。

常用于洗涤剂和清洁剂中。

•阳离子表面活性剂：如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等。

常用于柔软剂和润滑剂中。

•非离子表面活性剂：如辛醇聚醚（Triton X-100）、脂肪醇聚氧乙烯醚（Tween）等。

常用于乳化剂和润湿剂中。

•缔合表面活性剂：如磺酸嵌段聚醚盐（SPSA）等。

常用于油田碳酸盐岩酸化工艺中。

2.2 非离子性表面活性剂非离子性表面活性剂主要由氧化物、聚合物等组成。

常用于乳化剂、分散剂和稳定剂中，如十六烷基酚聚氧乙烯醚（Triton X-405）等。

3. 表面活性剂的应用3.1 洗涤剂和清洁剂•表面活性剂作为洗涤剂和清洁剂的核心成分，能够有效地去除污渍和油脂。

例如，阴离子表面活性剂常用于洗衣液和洗洁精中，可以改善洗涤的效果。

•在清洁剂中，非离子表面活性剂常用于玻璃清洁剂、家具清洁剂等中，可以提高清洁效果。

3.2 化妆品•表面活性剂在化妆品中的应用广泛，可以用作乳化剂、稳定剂和润湿剂等。

例如，非离子表面活性剂常用于乳液、面霜等产品中，可以增加产品的稳定性和延展性。

•阳离子表面活性剂可以用于染发剂和护发素中，可以使染发剂更好地渗透和染色，并使护发素更好地附着在头发上。

3.3 农药•表面活性剂在农药中的应用主要是作为增效剂和消泡剂。

例如，非离子表面活性剂可以提高农药对作物的附着性和渗透性，提高农药的效果。

•缔合表面活性剂可用于制备微乳液农药，提高农药的溶解度和吸附性，减少环境污染。

表面活性剂的原理及应用1. 表面活性剂的基本原理1.1 表面张力的概念•表面张力是指液体表面对内部的一种作用力，使液体表面呈现收缩、凝聚的特性。

•表面张力是由液体分子间作用力引起的，液体分子存在着引力和斥力。

1.2 表面活性剂的定义•表面活性剂是一种具有降低液体表面张力且能在两相界面上形成吸附层的化学物质。

•表面活性剂分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。

1.3 表面活性剂的作用原理表面活性剂在液-液、液-气界面上形成一个吸附层，降低了界面的表面张力，使分子间的相互作用力减小。

具体表现在以下几个方面：•降低表面张力：表面活性剂吸附在界面上，使界面能够更容易发生扩展和变形。

•增强润湿性：表面活性剂改变了液体与固体之间的界面性质，提高了液体在固体表面上的润湿性。

•稳定乳液：表面活性剂形成吸附层，阻止了小液滴的细胞融合和沉降，实现了乳液的稳定。

•分散和乳化作用：表面活性剂分子将液滴分散均匀，使分散相与连续相相互混合形成乳液，提高了分散系统的稳定性。

2. 表面活性剂的应用2.1 清洁剂•洗衣粉：含有表面活性剂可以有效地分散和去除污渍，提高洗衣效果。

•洗洁精：表面活性剂可降低水的表面张力，增强润湿性，使洗涤过程更容易进行。

•洗发水：含有表面活性剂可以去除头皮上的油脂和污垢，保持头发清洁。

2.2 化妆品•面霜和乳液：表面活性剂可以用于乳化作用，稳定油和水的混合物，使乳液能均匀涂抹在皮肤上。

•洗面奶：表面活性剂可以起到洁面和去除皮肤上的污垢的作用。

•唇膏和口红：表面活性剂可以增强色料的附着性，使唇膏更持久。

2.3 农业•杀虫剂和除草剂：表面活性剂可以提高喷雾液的润湿性，使农药在植物表面均匀分布，增加药效。

•叶面肥料：表面活性剂可以促进液体肥料的吸收和传导，提高植物的养分吸收效率。

2.4 石油工业•乳化剂：表面活性剂可以将油水混合物分散为胶状乳液，方便输送和处理。

•泡沫剂：表面活性剂可以稳定泡沫，用于石油开采的泡沫驱油。

表面活性剂在电池材料中的应用Jan.20lj28?现代化工ModernChemicalIndustr~第3l卷第1期2011年1月表面活性剂在电池材料中的应用宋金梅,张玉秀,朱书全,王一卉,朴春爱(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083)摘要:表面活性剂可以改变金属氧化物的晶型,抑制析氢,枝晶生长和腐蚀,延缓电极钝化,其制成的乳液可以充当"微反应池"和防止纳米颗粒的团聚作用等.综述了表面活性剂在电池材料制备和废旧电池回收利用中的研究进展.关键词:表面活性剂;电池材料;应用中图分类号:069文献标识码:A文章编号:0253—4320(2011)01—0028—04 ApplicationofsurfactantinbatterymaterialS0ⅣGfin—mei,ZHAJ7,7GyM.xiu,ZHUShu.quan,W ANGYi一u,P4DCM一ai (SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering.ChinaUniversityofMining& Technology(Beijing),Beijing100083,China)Abstract:Surfaetantplaysanimportantroleinchangingcrystalformofmetaloxide, inhibitingthehydrogenevolution,passivegrowthofdendriteandsuppressingcorrosion,anditcandelaytheelectrode passivation,andemulsionpreparedbysurfactantandcanactasamicro—reactorandpreventtheagglomerationofnanoparticlesandSOon.Theadvanceinapplicationofsurfactantinpreparationofbatterymaterialandrecyclingofwasteb atteriesisindicated.Keywords:SHrfactant;batterymaterial;application随着全球能源的减少和环境的恶化,开发环保的新能源受到广泛关注.其中,新能源材料起到了很大的引导和支撑作用.电池材料主要涉及正极,负极,电解液和相隔膜等,是蓄电,供电的重要部分.目前电池材料向纳米级发展,纳米材料具有特殊的微观形貌及结构,嵌锂容量及能量密度高和循环寿命长等特点J.然而纳米颗粒团聚和大小的控制,电极材料与电解液接触面积小,电解液的缓蚀效果等问题的解决都需用到表面活性剂.表面活性剂的分子由疏水基和亲水基组成,其在溶液中可以形成有序组合体——胶团,反胶束,囊泡等,有序组合体可以作为"微反应器"制备纳米粒子.表面活性剂能使载体形成定向排列,从而防止纳米微粒的团聚,控制纳米微粒大小,提高所制电极的电性能等.表面活性剂在制作电池催化剂,电极材料,作为缓蚀剂和电池的回收等方面发挥了重要的作用.1在电池催化剂制作上的应用表面活性剂在制作离子交换膜燃料电池催化剂方面发挥着重要的作用,制作方法以微乳法为主.微乳法有正胶团微乳液体系和反胶团微乳液体系.微乳法制电池催化剂所用表面活性剂列于表l.表1微乳法制电池催化剂常用表面活性剂在正庚'~/TritonX一100(聚乙二醇辛基苯基醚)/正己醇/水体系,用微乳法合成了一系列Pt黑催化剂.该催化剂平均粒径可控制在2—4nm,分散性好,电化学活性与商业品相当.用~'K/AOT(2一二乙基己基磺基琥珀酸钠)/正庚烷体系,用硼氢化物为还原剂合成了Auco/c催化剂.因其成本低,催化活性高而成为非常有前景的催化剂2].正胶团微乳液体系的主要缺点是颗粒很难从微乳液中分离,提纯,再有在制作过程中消耗大量表面活性剂¨川.收稿日期:2010—09—02;返回日期:2010一l1—09基金项目:国家"863"项目(2009AA06Z320);自然科学基金项目(50874112)资助项目作者简介:宋金梅(1975一),女,博士生,主要从事分散剂研究;张玉秀(1962一),女,博士,教授,博士生导师,主要从事表面活性剂和环境污染治理研究,010—62331792,********************.cn,*****************.201i年1周宋金梅等:表藏活性剂在电池材料中的应髑?29?反胶束法用在制作质子交换膜燃料电池电催化剂中,与其他化学法相比,制备的粒子不易聚结,大小可控,分散性好.该方法设备和工艺简单,是一种具有良好发展前途的纳米粒子制备方法.表面活性剂在反胶束法制备纳米粒子中的作用主要有:①形成反胶束体系,控制粒子尺寸;②减小粒子团聚;③控制粒子的形状和晶型等.LIU等首次用AOT,油相为环己烷,水相为HPtC1+RuC1溶液和NaBH溶液,反胶束方法制备出Pt—Ru/C催化剂.研究发现,Pt颗粒粒径分布窄,颗粒粒径可由水与表面活性剂浓度之比来控制.用3种不同表面活性剂CTAB,SDS和TritonX一100制备Pt/C电催化剂引.反胶束粒径和Pt/C电催化剂中Pt晶粒的粒径按TritonX一100>CTAB>SDS的顺序递减¨.比较所制备的Pt/C电催化剂的电化学性能,在相同的电流密度下,电池电压按TritonX一100<CTAB<SDS的顺序递增.2在制备电极材料中的应用在制备电极材料中目前用到的表面活性剂主要有CTAB,2一乙基己烷磺基琥珀酸钠,壬基酚聚氧乙烯醚(NPE),环氧乙烷(EO)与环氧丙烷(PO)三嵌段共聚物EO1o0PO7oEOlo0,P123(E020PO7oEO2o), PEO60o,吐温80,Span,TritonX一100,失水山梨醇单油酸酯,SDBS,SDS,环己烷和氟代烷基季铵盐,油酸和4一苯乙烯磺酸钠等.常用的方法有相转移法,沉淀法,自组装法,模板法,溶胶一凝胶法等.2.1制作正极材料用SDBS,CTAB,TritonX一100和Brij56lC1H (OCH:CH).H]可以制得不同结构和电化学性能的MnO:.用SDBS为模版制得的MnO对电池循环性能有阻碍作用,CTAB只是轻微地提高电池的循环性能,TritonX一100有较好的放电容量和循环性能,而用Brij56作为电解液,用电沉淀法制得纳米级MnO:正极材料表现出很好的循环性能和很高的放电容量.P123,4-苯乙烯磺酸钠,CTAB,油酸和煤油混合熔融液分别可用于制备锂电池正电极材料.P123为模版,用溶胶一凝胶法制得LiCoO电极有很好的循环性能,工艺简单,成本低¨.用4一苯乙烯磺酸钠为模版,FeC1为氧化剂,制得硫一聚吡咯(S-pPy)复合材料,用作电池Li/S—PPy的正极,循环性能,放电容量有很好的提高¨.用CTAB为模版,水热法制得的LiFePO作电池正极时其放电容量提高,成本降低,毒性减小』.用油酸和煤油混合熔融液制得LiFePO与纳米级TiO/石墨复合材料组成LiFe—PO/TiO复合电极,较传统锂电池有较低的能量密度,循环700次中几乎没有损失,电流效率可达100%,经久耐用,成本低和安全性好.由上可知,表面活性剂在制备正极材料中起到了很大的作用,尤其是油酸和煤油混和熔融液活性剂制备的LiFePO/TiO复合电极性能良好.2.2制作负极材料表面活性剂不仅可以控制颗粒大小,使晶体排列有序,还可以控制孔隙度,提高所制电极的电性能. Ulagappan等¨最早成功利用阳离子表面活性剂2一乙基己烷磺基琥珀酸钠为模板剂合成了锡基介孔材料,孔径为3.2nm.经阴离子表面活性剂CTAB修饰过的CuO表面,结构呈有序针状晶型,增大CuO和电解液的接触面积.调节CTAB的量可控制锡一磷酸盐材料孔隙度,提高电池循环性能.复合表面活性剂具有缓蚀协同作用.用TritonX-100和正已醇的用量控制Cu—Sn颗粒的大小,制得的Cu—Sn纳米粒子组装成锂离子电池阳极,有着较高的循环容量和可逆比容量引.含聚氧乙烯基的非离子表面活性剂和氢氧化铟复合添加剂能够明显减缓电池的自放电,同时改善可充碱锰电池的电化学性能.用含P123的乙醇溶液中制得纳米二氧化锡/碳复合材料和纳米锡基氧化物/碳复合材料,将其作为锂离子电池负极和一般纳米锡基材料相比,显示出更加优良的循环性能].(上接第27页)[29]NaguraM,NomuraY,GotokY,eta1.Anti-thrombogenicityof styrene'-butadiene''styrenetribloekcopolymergraftedwithpoly(ethyleneglyco1)S[J].JApplPolymSci,2009,l13(4):2462—2476.[30]RamesanMT,MathewG,KuriakoseB,eta1.Roleofdichlomcarbe. Hemodifiedstyrenebutadienerubberincompatibilisationofsty- renebutadienerubberandchloroprenerubberblends[J].Eur PolymJ,2001,37(4):719—728.[31]FuHY,XieLD,DouDY,eta1.Storagestabilityandcompatibility ofasphaltbindermodifiedbySBSgraftcopolymer[J].Construe. tionandBuildingMaterials,2007,21(7):1528—1533.[32]ColtelliM-B,MaggioreID,SaviS,eta1.Modifiedstyrene—butadi—ene-styreneblockcopolymerascompatibiliserprecursorinpolyeth- ylene/poly(ethyleneterephthalate)blends[J].PolymDegradStab,2005,90(2):2l1—223.[33]GuoHG,HeJD,Fuz.StudyonSBRgraftedwithmaleieal1. bydride(SBR—MAH)ascompatibilizerintheblendofPVC/SBR [J].HechengShuzhijiSuliao/ChinaSyntheticResinandPlas.tics,1998,15(1):38—4O.■30?现4-L化溉第31卷第1期3用于有机代汞缓蚀剂碱锰电池中锌电极的自放电是影响电池工作寿命的主要原因之一.现在人们一般都采用汞或汞盐来抑制自放电.汞不但有剧毒,严重危害环境,而且还会加速锌电极的变形.因此,必须设法消除或取代电池中有毒的汞.目前碱锰电池无汞化主要采取的措施有2种(图1,图2):缓蚀剂加入电解液中和锌负极上添加缓蚀剂.研究所用缓冲剂主要有无机缓蚀剂和有机代汞缓蚀剂,其中有机代汞缓蚀剂以具有防腐蚀性的表面活性剂为主(见表2).^R1加缓冲剂的240%KOH溶液1一正电极;2锌电极;3一通气孔图1碱锰电池无汞化措施一AB140%2KOH溶液1一正电极;2一锌电极;3一通气孔图2碱锰电池无汞化措施二表2用作电池缓蚀剂的表面活性剂及其作用非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚缓蚀月桂醇聚氧乙烯Tween-20抑制腐蚀癸烷基(八)氧乙烯提高循环寿命醚磷酸酯钾特种表面活性剂含氟表面活性剂缓蚀,抗氧化能力通过研究了6种不同亲水链表面活性剂对锌在KOH溶液中的缓蚀性能,其中癸烷基(八)氧乙烯醚磷酸酯钾盐可使锌粉析氢量减少70.6%,缓蚀效率可达78.7%[25J.然而单一的添加剂很难使锌电极电化学性能有显着地提高,目前大多数研究者主要致力于寻找高效的复配添加剂的研究,并取得很好的效果.通过比较有机添加剂YLZX(烷基数在12～16的烷基三甲基溴化铵),YZ(烷基数在1O～17的烷基酚聚氧乙烯醚与烷基乙氧基硫酸酯的复配),月桂醇聚氧乙烯和烷基乙氧基硫酸酯的复配, PEO4oo,SDS,Tween一20对锌电极的缓蚀效果,可知YLZX和YZ有明显抑制析氢和枝晶的作用,且不影响锌电极的放电性能.SDBS和Tween一20复配体系具有优良的抑制腐蚀,延缓钝化效果和明显的协同效应,锌电极放电容量得到显着提高,在最佳复配添加量下,缓蚀效率达到83.26%.以上是缓蚀剂加在电解液中对锌电极缓蚀效果的研究情况,而加在电极材料中的研究比较少.目前对SDBS和CTAB加在锌粉中进行了研究,同时添加两者更明显提高了电池的充放电效率和容量保持率,延长了其循环寿命,但是有机缓蚀剂在负极中的添加能够减小锌镍电池的自放电,仍然无法满足锌镍电池商品化的要求.4在电池回收中的应用表面活性剂形成乳状液,以提高某些金属的迁移率.用(煤油),表面活性剂(Span80),载体和内水相氨水形成的乳状液膜分离富集废旧镍镉电池中的镉离子,并进行100L反应釜的工业放大实验,镉的迁移率可达93.3%,而镍的迁移率仅为14.6%.此方法能较好地实现镉镍离子的分离引.表面活性剂也可降低碳和氧化锰界面反应的活化能,对还原速度影响很大.将废电池分选后,破碎和筛分,其中二氧化锰与还原剂碳制成球团,烧结后在感应炉中还原锰,制成锰钢.实验结果表明,在铸钢生产中可以直接应用该工艺处理废电池.州.5结语和展望表面活性剂在电池中具有重要的应用,可以改变金属氧化物的晶型,抑制析氢和枝晶生长,起到缓蚀作用,制成的乳液可以充当"微反应池",防止团聚等.所用表面活性剂主要有阴离子型,阳离子型, 非离子型和特种表面活性剂,主要用在质子交换膜燃料电池,锂离子电池,碱锰电池,锌空气电池,镍镉20{年1月来金褐等:表莉活性荆在电池材料中的应用电池上.油酸和煤油混和熔融液活性剂制备的复合电极是比较理想的.用含P123的乙醇溶液中制得纳米锂离子电池负极显示出更加优良的循环性能,但仍然存在一些问题.表面活性剂虽然在电极的循环性能及充放电效率上有所提高,但离实用仍有一定的距离,如充放电效率仍有很多电极达不到99.5%以上.表面活性剂在电池回收方面的应用力度还不够,事实上表面活性剂本身可以作捕收剂,抑制剂,浮选剂等,而电池回收上完全可以用浮选法分选金属,今后表面活性剂能在电池回收再利用方面将发挥更大的作用.另外表面活性剂也以常规的为主,而且其成本高,新型的表面活性剂研究太少,如具有很好分散性能的新型聚羧酸系,萘系和生物表面活性剂等在电池材料中的电性能都无人研究.参考文献[1]尤金跨,杨勇,舒东,等.锂离子电池纳米电极材料研究[J].电化学,1998,4(1):94—97.[2PeiF,WangY,WangXY.PerformanceofsupportedAu—Coalloy astheanodecatalystofdirectbornhydride-hydrogenperoxidedfuel cell[J].InternationalJournalofhydrogenenergy,2010,35(15): 8136—8142.[3]LiuYC,QiuxP,ChenzG,eta1.Anewsupportedcatalystfor methanoloxidationpreparedbyareversemieellesmethod[J]. ElectrochemistryCommunications,2002(4):550—553.[4]白玉霞,吴建军,邱新平,等.反胶束法制备直接甲醇燃料电池Pt—Sn/C催化剂及其表征[J].化学,2006,64(6):527—531.[5]RaghuveerV,FerreiraPJ,parisonofPd-Co—Auelectrocatalystspreparedbyconventionalborohydrideandmicroe—mnlsionmethodsforoxygenreductioninfuelcells[J].Electro- chemistryCommunications,2006,8(5):807—814.[6]蒋庆来,王要武,王树博,等.微乳法制备燃料电池铂黑催化剂[J].电源技术,2007,8:622～624.[7]ZhangX,ZhangF,ChanKY.PreparationofPt—Ru—Cotrimetallic nauopartielesandtheirelectmcatalyticproperties[J].Catalysis Communications,2004,5:749—753.[8]VenkateswaraRanc,ViswanathanB.CarbonsupportedPd—Co—Mo alloyasanalternativetoPtforoxygenreductionindirectethanol fuelcells[J].ElectroehimicaActa,2010,55:3002—3007.[9]Vidal-iglesiasFJ,Solla—gullonJ,RodriguezP,eta1.Shape—depend- entelectrocatalysis:Ammoniaoxidationonplatinumnanopartieles withpreferential(100)surfaces[J].ElectrochemistryCnmmunica? tions,2004(6):1080—1084.[10]ChandhuriRG,PariaST.Synthesisofsulfurnanopartielesina. queoussurfaetantsolutionsfJ],JournalofColloidandInterface Science,2010,343:439—446.[11]章莉娟,古国榜,邵庆辉.W/O微乳液法制备铂纳米粒子[J]华南理工大学:自然科学版,2002,30(6):9—13.[12]朱科,张继炎,陈延禧.反胶束法制备PEMFC电催化刺的研究[J].电源技术,2005,29(11):730—733.[13]GhaemiaM,Khosravi-FardaL,NeshatiJ.Improvedperformanceof rechargeablealkalinebatteriesviasurfactant--mediatedeleetrosyn.- thesisofMnO,『J].JournalofPowerSources,2005,141:340～350.[14]LiuP,LeeSH,YanYF,eta1.Nanostrueturedmanganeseoxidesas lithiumbatterycathodematerials『J].JournalofPowerSources. 2006,158:659—662.[15]WuQ,LiWR,ChengY,eta1.HomogenousLiCoO2nanoparticlespreparedusingsurfactantP123astemplateanditsapplicationto manufacturingultra-thin—filmelectrode[J].MaterialsChemistry andPhysics,2005,91:463—467.[16]WangJ,ChenJ,KonstantinovK,eta1.Sulphur-polypyrrolecompos- itepositiveelectrodematerialsforreehargeablelithiumbatteries [J].EleetrochimieaActa,2006,51:4634—4638.[17]SunMG,ZhangSC,JiangT,eta1.Nano—wirenetworksofsulfur—polypyrrolecompositecathodematerialsforrechargeablelithium batteries[J].ElectrochemistryCommunications,2008,10:1819—1822.[18]ChoiDW,WangDH,ViswanathanVV,ela1.Li?ionbatteriesfrom LiFePO4cathodeandanatase/graphenecompositeanodeforsta- tionaryenergystorage[J].ElectrochemistryCommunications, 2010,12:378—381.[19]UlagappanN,RanCNR.Evidenceofsnpramolecularorganization ofalkaneandsurfactantmoleculesintheprocessofformingmeso—poroussilica[J].ChemCommun,1996,24:2759—2760.[20]XiangJY,ruJP,ZhangL,et.Simplesynthesisofsurface—modi- fledhierarchicalcopperoxidesphereswithneedle—likemoIph0l0gy asanodeforlithiumionbatteries[J].ElectrochimicaActa,2010,55:1820—1824.[21]LeeJG,SonDY,KimCJ,eta1.Electrochemicalpropertiesoftin phosphateswithvariousmesoporeratios[J].JournalofPower Sources,2007,172:908—912.[22]RenJG,HeXM,WangL,eta1.Nanometercopper-tinalloyanode materialforlithium.ionbatteries『J1.EleetroehimieaActa,2007. 52:2447—2452.[23]贾铮,周德瑞,张翠芬.无汞可充碱锰电池负极复合添加剂的研究[J].哈尔滨工业大学,2003,35(11):1344—1346.[24]范杰.介孔材料结构与孔道的模板合成及其在生物和电池中的应用[D].上海:复旦大学,2004.[25]孟凡桂,唐有根,蒋金枝,等.碱锰电池有机代汞缓蚀剂的研究[J].电源技术,2004,28(3):137—140.[26]杨子运,郭炳琨,徐微,等.锌电极有机代汞缓蚀剂的研究[J].电池,2000,30(6):251—253.[27]雪涛.碱性锌空气电池负极性能研究[D].天津:河北工业大学,2006.[28]迟伟伟,杨占红,王升威,等.有机缓蚀剂对密封锌镍电池性能的影响[J].电源技术,2010(2):171—173.[29]张延霖,成文,李来胜,等.乳状液膜法分离富集废旧镍镉电池中的镉[J].精细化工,2008,25(5):471—474.[3O]唱鹤鸣,丁建东.废电池中氧化锰还原冶炼锰钢的实验研究[J].环境工程,2007,8(1):111—113.●。