表面活性剂在纳米材料合成中的应用共22页文档
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表面活性剂与纳米材料的制备表面活性剂与纳米催化材料的制备摘要:随着纳米技术的发展,发现与合成新型的、高质量、性能优异的纳米结构材料成为多学科交叉研究的热点。
本论文首先介绍了纳米催化材料的在催化应用方面的优异特性及其制备方法,其次介绍了在纳米催化材料制备中用到的表面活性剂的性质,最后介绍了表面活性剂在纳米催化材料制备中所起的重要作用。
关键词:表面活性剂纳米材料一、研究背景纳米材料出现许多既不同于宏观体系,也不同于微观体系的奇异性能,比如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,使其得到越来越多的关注。
在催化方面,纳米材料也有很大的用武之地,由于纳米材料极小的尺寸,导致其具有很大的比表面积,更多的活性位将会暴漏出来,显现极高的催化活性。
另外,纳米粒子的表面原子所处晶体场环境及结合能与内部原子不同,存在较多的悬空键,具有不饱和性质,活性很高,使其极易与其他原子或者分子发生相互作用,尤其是在催化方面,能够很好的活化反应分子,降低活化能,极大的提高反应速率。
而合成形貌可控的纳米金属结构的方法中,有些会涉及到了表面活性剂的使用。
二、纳米催化材料特性及其制备方法区别于一般催化剂,纳米催化剂表现出如下这些特性:(1)表面特性:在纳米催化剂颗粒中,由于表面原子与总原子周边缺少相邻原子,因而出现许多悬空键,显示出不饱和性,极易与其它原子结合而稳定下来[1]。
当颗粒直径较接近原子直径时,催化剂表面原子占总原子的百分比急剧增加,催化剂的表面积、表面能及表面结合能都迅速增大,具有很强的化学活性。
(2)吸附特性:氧在纳米催化剂上的吸附则更为明显,几乎所有的纳米颗粒在有氧条件下都能够发生氧化反应,即使是热力学上稳定性很好的贵金属,经纳米技术处理也能发生氧化反应。
氢在催化剂上的吸附方式将对催化反应起着至关重要的作用。
氢在某些过渡金属纳米催化剂表面呈解离吸附,这对催化部分有机化合物的还原有很好的促进作用。
如,镍铝骨架负载高分散性镍所制成的雷尼镍纳米催化剂,呈现了对有机化合物还原反应非常高的活性与选择性。
表面活性剂在纳米技术中的应用研究随着科技的不断进步和发展,纳米技术已经逐渐成为人们眼中的热门话题。
纳米技术是什么呢?纳米技术是一门专门处理和研究纳米材料的技术,它研究的是在纳米尺度下的物质的性质,并对其使用进行操作和制造。
而在纳米技术中,表面活性剂也是一个重要的研究领域。
那么,表面活性剂在纳米技术中有哪些应用呢?本篇文章将从纳米材料的性质、表面活性剂的作用、纳米技术中表面活性剂的应用三个方面进行探讨。
一、纳米材料的性质在纳米尺度下,由于表面积和界面现象因素的影响,物质的性质和性能都会发生很大的变化。
例如,纳米粒子的比表面积比普通材料更大,电子和离子的运动方式也有所不同,这些都为处理及进行改性提供了很好的基础。
二、表面活性剂的作用表面活性剂是指一类可以吸附在界面上,降低界面张力并改变界面性质的化学物质。
表面活性剂中的两端,一端的亲水性使其能够和水相相容,在水中形成“头”,另一端则是疏水性的,使其能够和油或其他疏水性液体相容,在疏水相中形成“尾”。
表面活性剂具有很好的分散、乳化和表面调节效果,能有效地调节纳米材料的粒径分布和表面性质。
三、纳米技术中表面活性剂的应用1. 纳米颗粒制备通过表面活性剂对纳米粒子进行改性,可以使纳米颗粒更好地分散在溶液中,并且粒径分布更为均匀。
同时,还可以通过调节表面活性剂的种类和用量来精细调控纳米颗粒的形貌和表面性质。
2. 纳米复合材料制备利用表面活性剂对不同的纳米材料进行复合,可以制备出具有良好性能和稳定性的纳米复合材料。
表面活性剂还可以通过改变纳米材料间的相互作用力,提高纳米复合材料的力学性能和导电性能等。
3. 纳米药物制备表面活性剂还可以用于纳米药物制备。
通过控制表面活性剂的存在和用量,可以制备出稳定的纳米药物载体,并且可以将表面活性剂与药物进行结合,提高药物的生物利用度。
总结表面活性剂作为一种重要的界面调节剂,在纳米技术中发挥了重要的作用。
通过表面活性剂的应用,可以使纳米材料更好地进行处理和改性,从而更好地发挥其应用价值。
Vol 135No 16化基金项目:河南省杰出青年科学基金项目(No.0312*******);河南省教育厅自然科学基金项目作者简介:王培义(1960-),男,教授,硕士生导师,主要研究方向:精细化学品和功能材料。
表面活性剂在纳米材料形貌调控中的作用及机理研究进展王培义 张晓丽 徐甲强(郑州轻工业学院材料与化工学院,郑州450002)摘 要 介绍了表面活性剂在纳米材料合成中的软模板作用和稳定分散作用,重点综述了利用表面活性剂在溶液中聚集形成的胶团、反胶团、微乳液、囊泡、液晶等各种有序聚集体辅助制备纳米材料的作用机理。
展望了表面活性剂在纳米材料形貌调控中的应用前景。
关键词 纳米材料,形貌调控,表面活性剂,有序聚集体,作用机理Progress in f unction and mechanism of surfactant incontrolling of size and shape of nanomaterialsWang Peiyi Zhang Xiaoli Xu Jiaqiang(College of Material and Chemistry Engineering ,Zheng Zhou University ofLight Indust ry ,Zhengzhou 450002)Abstract The f unction of surfactants in controlling size and shape of nanomaterial particles ,which are template ac 2tion and dispersion property ,were anized surfactant assembles ,including micelles ,reverse micelles ,microe 2mulsion ,surfactant liquid crystal and surfactant vesicles are introduced and their mechanism in assistant formation of nano 2materials are summarized.the direction of research of surfactant in controlling of size and shape of nanomaterials is viewed.K ey w ords nanomaterial ,controlling shape ,surfactant ,organized assemble ,mechanism 在纳米材料研究过程中,只有实现对纳米材料微结构的有效控制,才有可能将其更有效地应用于微电子器件等高科技领域中,因此,纳米材料的形貌控制成为当前材料科学研究的前沿与热点。
纳米材料的化学合成纳米材料是指具有纳米级尺寸(1-100纳米)的材料,具有独特的物理、化学和生物学性质。
纳米材料的合成方法多种多样,其中化学合成是最常用的方法之一。
化学合成方法可以通过控制反应条件和反应物的选择来实现对纳米材料的精确控制和调控。
本文将介绍几种常见的纳米材料化学合成方法。
一、溶剂热法溶剂热法是一种常用的纳米材料合成方法,其原理是在高温高压的条件下,通过溶剂中的化学反应来合成纳米材料。
溶剂热法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的精确控制。
例如,可以通过调节反应温度、反应时间和反应物的浓度来控制纳米材料的尺寸;通过添加表面活性剂或模板剂可以控制纳米材料的形貌;通过改变反应条件可以合成不同结构的纳米材料。
二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种将溶胶转变为凝胶的方法,通过溶胶中的化学反应来合成纳米材料。
溶胶-凝胶法可以实现对纳米材料的形貌和结构的控制。
其原理是在溶胶中加入适当的凝胶剂,通过凝胶剂的作用使溶胶形成凝胶,然后通过热处理或其他方法将凝胶转变为纳米材料。
溶胶-凝胶法可以合成多种纳米材料,如氧化物、金属和半导体纳米材料。
三、气相沉积法气相沉积法是一种将气体反应物在高温条件下沉积在基底上形成纳米材料的方法。
气相沉积法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的控制。
其原理是将气体反应物通过载气输送到高温反应室中,反应物在高温下发生化学反应并沉积在基底上形成纳米材料。
气相沉积法可以合成多种纳米材料,如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜。
四、电化学合成法电化学合成法是一种利用电化学反应来合成纳米材料的方法。
电化学合成法可以实现对纳米材料的尺寸、形貌和结构的控制。
其原理是在电解质溶液中,通过外加电压使电极发生氧化还原反应,从而在电极表面沉积纳米材料。
电化学合成法可以合成多种纳米材料,如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜。
总结起来,纳米材料的化学合成方法多种多样,每种方法都有其独特的优点和适用范围。
通过合理选择合成方法和调控反应条件,可以实现对纳米材料的精确控制和调控,从而获得具有特定性质和应用的纳米材料。
[30]黄海鸥,余刚.壳聚糖类絮凝剂及其在水处理中的应用给水排水,1999,25(11):81[31]施凯,田立英,刘振儒综合治理药厂废水的研究水处理技术,1999,25(1):54--58表面活性剂在纳米技术中的应用孙国良(中国石化仪征化纤股份有限公司产品技术开发中心仪征21.1900)摘要本文综述了表面活性剂在纳米技术中的应用。
论述了袁面活性剂在液相沉淀法和微乳液法制备纳米材料中的作用和原理。
详细介绍了表面活性剂在纳米复合材料制备中对粘土的有机化处理机理。
并对纳米材料表面处理工艺中表面活性荆应用作了较.g,49N阐述。
关键词表面活性剂;纳米材料“小是美丽的”,纳米材料以其特有的尺寸效应、电子效应、光学效应和双亲双疏效应广泛应用于农业、电子、化工、通信、环保和制药甚至武器制造等领域。
纳米技术正成为继电子技术、生物技术和基因工程之后的又一项可能对人类文明产生深远影响的新产业革命。
表面活性剂具有独特的亲油亲水结构,具有乳化、润滑、洗净、分散、抗静电、杀菌等一系列作用,被誉为“工业味精”。
广泛应用于工农业生产和人类生活的各个方面。
因此从纳米技术诞生伊始,表面活性剂在纳米材料的制备和应用过程中都起着极为重要的作用。
如在纳米材料的制备技术中,利用表面活性剂优良的乳化和表面活性性能,制备微乳液,每一个微乳液囊作为一个微型反应器,从而制备颗粒均匀的纳米粒子。
表面活性荆在纳米技术中的另一个重要作用就是对纳米粒子进行表面处理。
有利于其在其它高分子疏水材料:}r的分散,极大地拓宽了纳米材料的应用领域。
1表面活性剂在纳米材料制备中的应用纳米材料的颗粒尺寸、形貌和晶型的均一性是纳米材料卓越功能的可靠保证,因此在纳米材料的合成过程中,必须有效地控制粒子的粒径大小及分布、粒子的形貌及团聚状态。
表面活性剂的引入成为经济和卓有成效的手段之一。
1.1在液相沉淀法中应用目前合成纳米材料主要有三种:固相法、液相法和气相法。
其中尤以液相沉淀法最为典型也是最主要的的合成方法。