微乳液法制备纳米材料研究进展
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2011年6月北京化工大学北方学院JUN.2011北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OFCHEMICAL TECHNOLOGY2008级纳米材料课程论文题目: 纳米三氧化二铝的制备与应用进展学院:理工学院专业:应用化学班级:学号:姓名:指导教师:2011年6月6日文献综述前言纳米材料一般是指在一维尺度小于100nm,并且具有常规材料和常规微细粉末材料所不具有的多种反常特性的一类材料。
作为纳米材料的一种,Al2O3拥有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应一切特殊性质,所以具备特殊的光电特性、高磁阻现象、非线性电阻现象、在高温下仍具有的高强度、高韧、稳定性好等奇异特性,从而使Al2O3近年来备受关注研究并且在催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等领域有广阔的应用前景[1]。
近年来从用途大体可以把氧化铝分为两类:第一类是用作电解铝生产的冶金氧化铝,随着氧化铝材料的广泛应用该类氧化铝占产量的大多数;第二类为非冶金氧化铝,主要包括非冶金用的氢氧化铝和氧化铝,也是通常所说的特种氧化铝,因其作用不同而与冶金氧化铝有较大的区别,主要表现在纯度、化学成分、形貌、形态等方面。
由于粒径细小,纳米氧化铝可用来制作人造宝石、分析试剂以及纳米级催化剂和载体,用于发光材料可较大的提高其发光强度,对陶瓷、橡胶增韧,要比普通氧化铝高出数倍,特别是提高陶瓷的致密性、光洁度、冷热疲劳等。
纳米氧化铝已用于YGA激光器的主要部件和集成电路基板,并用在涂料中来提高耐磨性[2]。
随着人们对自身健康的关注和环保意识的增强,绿色化学理念正在材料制备与应用领域备受关注[3]。
第一章纳米Al2O3的一般物理化学特性Al2O3在地壳中含量非常丰富的一种氧化物。
Al2O3有许多同质异晶体,根据研究报道的变种有10多种,主要有3种:α-Al2O3 、β-Al2O3 、γ-Al2O3其中α-Al2O3是最稳定的一种无色晶体粉末,具有比表面大、熔点高、热稳定性极好、硬度高、吸水率极好、电绝缘性能好和耐酸碱腐蚀等许多优点,所以此类粉体广泛应用于各种氧化铝陶瓷的制备[4];γ-Al2O3是在400℃到800℃内由水合氧化铝脱水形成,不溶于水,能溶于酸或碱,强热至1273K,经一定保温时间能转变为α-Al2O3[2];热处理工艺参数对三氧化铝粒子颗粒特性的影响由强到弱:煅烧温度、水合氧化铝在300℃分解温度点的保温时间、在煅烧温度点的保温时间;通过控制其热处理工艺参数,可获得尺寸范围大小均匀、分散性好的球形γ-Al2O3[5];γ-Al2O3具有强的吸附能力和催化活性,所以其一般又叫活性氧化铝,它属于立方面心紧密堆积构型,四角晶系,与尖晶石结构十分相似。
纳米乳液制备技术及功能应用研究进展江连洲;李佳妮;姜楠;李杨;隋晓楠;伍丹;张璟;张菀坤;王中江【摘要】With the development of science and technology in the field of food,nanotechnology infood,medicine,cosmetics,petroleum,agriculture,coating material and other fields is widely used,causing a high degree of social concern.Nano technology is concerned with many aspects of science and technology.Embedding technology is one of the important technologies.Embedding technology has shown great potential in the construction of carriers which transport functional components (such as:fragrance,nutrients,colorants,etc.).This paper described the structure,properties,preparation methods and application of nanoemulsion.At the same time,based on the worldwide application of nanoemulsion in food,this paper expounded buried nano-particles' bioavailability and potential bio-toxicity.This paper also stated present crucial problems which exist in the field of nano-emulsion technology,analyzed the causes of these problems,and provided the basis for the research of nanoemulsion technology in the future.%随着科学技术在食品领域的发展,纳米技术在食品、药物、化妆品、石油、农业及涂料等领域被广泛应用,引起了社会的高度关注.纳米科技包括众多科学技术,其中包埋技术是纳米科技中的重要技术之一.在功能性食品组分的运输载体构建方面,纳米包埋技术展现出了极大的潜力.该文综合叙述了纳米乳液结构、性能、制备方法以及应用情况.同时,该文以纳米乳液在食品中的应用为基础,围绕着被包埋物的人体利用率以及可能存在的被包埋纳米颗粒潜在的生物毒性,阐述了当前纳米乳液技术存在的关键性问题,并分析了问题的产生原因,为纳米乳液技术在日后的研究提供依据.【期刊名称】《中国食物与营养》【年(卷),期】2017(023)006【总页数】6页(P33-38)【关键词】纳米乳液;结构性能;制备方法;生物利用率;潜在毒性【作者】江连洲;李佳妮;姜楠;李杨;隋晓楠;伍丹;张璟;张菀坤;王中江【作者单位】东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;东北农业大学食品学院,哈尔滨150030;东北农业大学食品学院,哈尔滨150030【正文语种】中文近几年来,伴随着科学技术的发展,纳米技术的研究与应用在世界范围内受到普遍关注。
微乳液综述1.1 微乳液概述微乳液为两种互不相溶的液体在表面活性剂分子的作用下生成的热力学稳定的、各向同性的、透明的分散体系。
微乳液是由蒸馏水、油、表面活性剂、助表面活性剂和盐五种组分按一定比例组成的高度分散的低张力体系,五种组分中任何一种组分的性质或量的变化,都会影响微乳液的形成与性质[1] 1.1.1微乳液的结构性质微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类) 、油(通常为碳氢化合物) 和水或电解质水溶液在适当的比例下自发形成的外观为透明或半透明,粒径在10 ~200nm 之间,具有超低界面张力(微乳液体系的界面张力通常约为10 -2 mN·m-1 ) ,热力学稳定的乳状液。
微乳液分为W/O 型O/W 型和双连续型3 种结构。
W/O 型微乳液由油连续相、水核及表面活性剂与助表面活性剂组成的界面膜三相构成。
O/W型微乳液的结构则由水连续相、油核及表面活性剂与助表面活性剂组成的界面膜三相构成,双连续相结构具有W/O 和O/W2 种结构的综合特性,但其中水相和油相均不是球状,而是类似于水管在油相中形成的网格。
影响微乳液结构的因素很多,主要包括表面活性剂分子的亲水性、疏水性、温度、pH值、电解质浓度、各相分的相对比、油相的化学特性等。
通过相图,各组分的关系可以比较精确地确定,而且可以预测微乳液的特征。
除单相微乳液之外,微乳液还能以许多平衡的相态存在,如Winsor Ⅰ型(两相,O/W 微乳液与过量的油共存) 、Winsor Ⅱ型(两相,W/O 微乳液与过量的水共存) 以及WinsorⅢ型(三相,中间态的双连续相微乳液与过量的水、油共存) 。
1.1.2微乳的形成机理尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处即有O/W 型和W/O 型,但微乳液和普通乳状液有2 个根本的不同点:其一,普通乳状液的形成一般需要外界提供能量如经过搅拌、超声粉碎、胶体磨处理等才能形成,而微乳液的形成是自发的,不需要外界提供能量;其二,普通乳状液是热力学不稳定体系,在存放过程中将发生聚结而最终分成油、水两相,而微乳液是热力学稳定体系,不会发生聚结,即使在超离心作用下出现暂时的分层现象,一旦取消离心力场,分层现象即消失,还原到原来的稳定体系。
微乳液法微乳液是两种互不相容的液体形成的热力学稳定、各相同性、外观透明或不透明的分散体系;是由水溶液,有机溶剂,表面活性剂以及助表面活性剂构成,一般有水包油型和油包水型以及近年来发展的连续双包型。
微乳液制备有机纳米材料的特点在于:微反应器的界面是一层表面活性剂分子,在微反应器中形成的纳米颗粒因这层界面膜隔离而不能聚结,是理想的反应介质。
由于微乳液的结构可以限制了颗粒的生长,使纳米颗粒的制备变得容易。
这种方法的实验装置简单,操作方便,并且可以人为控制粒径,因此在有机纳米颗粒的制备中具有极其广泛的应用前景。
例如Debuigne 报道了[ 1] 用微乳液法制备胆固醇和聚酰胺纤维等纳米材料。
微乳液法制备胆固醇和聚酰胺纤维等纳米材料是在连续超声波作用下,在有机相中加入一种表面活性剂,接着根据水与表面活性剂的比例向有机相中加入相应数量的水,得到的乳液透明并且很稳定,然后将有机分子溶液逐滴加入到上述乳液中,在超声波和磁搅拌作用下保持适当的时间就完成了胆固醇和聚酰胺纤维等有机纳米材料的制备。
制备的胆固醇和聚酰胺纤维等有机纳米粒子的大小受有机分子浓度、因素R= [H2O] / [ AOT]、溶液体积以及容器的几何形状等条件的影响不大,粒子大小均在4~ 7 nm之间,而且这些有机纳米材料存放几个30 d都很稳定。
F.Q.Hu 等人[ 2] 利用微乳法成功地制备了含有缩氨酸的固体油脂纳米材料,并研究了这种有机纳米材料的性质以及在控制药物释放方面的应用,发现固体油脂纳米材料具有更好的耐药量、生物降解能力、较高的生物药效率,对大脑较好的靶向作用,同时这种含有缩氨酸的固体油脂纳米材料使药物的释放时间延长超过20 d。
通过选择不同的表面活性剂即可对纳米颗粒的表面进行修饰,并能够控制颗粒粒径的大小;由于助表面活性剂以及表面活性剂的存在,在某种程度上,对纳米微粒的纯度有一定影响,甚至影响纳米材料的某些性能。
Shlomo Magdassi 等人报道了[ 3] 用微乳法制备了一系列的有机纳米材料如聚交酯、胆固醇等有机纳米材料。
纳米乳液乳化技术与应用展望微乳(Microemulsion)是一个由油-水-表面活性剂-助表面活性剂组成的,具有热力稳定和各向同性的、清沏的多组分散体系。
由于微乳液中分散相质点的半径通常在10~100nm之间,所以,微乳液也称纳米乳液。
微乳液的理论、微乳技术和应用在过去的二十多年中得到了迅速的发展,特别是在石油危机的70年代,微乳技术在三次采油中所显示出来的巨大作用使微乳技术与应用迅速成为界面化学的一个十分重要而活跃的分支。
90年代以来,除了在三次采油中的获得了更深入、更广泛的应用外,微乳的应用已扩展渗透在纳米材料合成、日用化工、精细化工、石油化工、生物技术以及环境科学等领域。
表面活性剂在纳米乳液形成过程中起着决定性的作用。
1 纳米乳液的形成、结构与性质1.1 纳米乳液的形成与稳定纳米乳液与普通乳液有相似之处,即均有O/W型和W/O型,但也有两点根本的区别:⑴普通乳液的形成一般需要外界提供能量,如搅拌、超声振荡等处理才能形成;而纳米乳液则是自动形成的,无需外界提供能量;⑵普通乳液是热力学不稳定体系,存放过程中会发生聚结而最终分离成油、水两相;而纳米乳液是热力学稳定体系,不会发生聚结,即使在超离心作用下出现暂时分层现象,一旦取消离心力场,分层现象即消失,体系又自动恢复到原来的稳定体系。
关于纳米乳液的自发形成,Prince提出了瞬时负界面张力形成机理。
该机理认为,油/水界面张力在表面活性剂的存在作用下大大降低,一般为几个mN/m,这样的界面张力只能形成普通乳液。
但如果在更好的(表面活性剂和助表面活性剂)作用下,由于产生了混合吸附,界面张力进一步下降至超低水平(10-3~10-5mN/m),甚至产生瞬时负界面张力。
由于负界面张力是不能稳定存在的,因此,体系将自发扩张界面,使更多的表面活性剂和助表面活性剂吸附于界面而使其体积浓度降低,直至界面张力恢复至零或微小的正值。
这种因瞬时负界面张力而导致的体系界面自发扩张的结果就自动形成纳米乳液。
纳米材料及纳米Fe3O4磁性材料的研究纳米是一个长度单位,1nm=10-9m。
纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料,纳米尺度一般是指1-100nm。
当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时,其某个或某些性能会发生明显的变化。
纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。
按材质,纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。
其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材料和其他非金属纳米材料。
按纳米尺度在空间的表达特征,纳米材料可分为零维纳米材料即纳米颗粒材料、一维纳米材料(如纳米线、棒、丝、管和纤维等)、二维纳米材料(如纳米膜、纳米盘和超晶格等)、纳米结构材料即纳米空间材料(如介孔材料)。
按形态,纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米固体材料(也称纳米块体材料)、纳米膜材料以及纳米液体材料(如磁性液体纳米材料和纳米溶胶等)。
按功能,纳米材料可分为纳米生物材料、纳米磁性材料、纳米药物材料、纳米催化材料、纳米智能材料、纳米吸波材料、纳米热敏材料以及纳米环保材料等。
当材料的结构具有纳米尺寸调制特征时,将呈现许多特异的性能。
下面以纳米Fe3O4磁性材料为例。
一、Fe3O4的介绍:磁铁矿Fe3O4是一种简单的铁氧化物,是一种非金属磁性材料,它是反尖晶石型结构。
磁铁矿可以写成【Fe3+】+【Fe2+Fe3+】O4,磁铁矿中每个Fe3+离子有五个3d电子,它们是自旋平行的,因此其磁矩为5.92BM,但由于在四面体空隙中Fe3+离子和八面体空隙中是我Fe3+磁矩取向相反,这就是它们的磁矩全部抵消。
铁氧体磁性材料是由金属氧化物组成的,可用MO。
XFe2O3表示,其中M是二加劲属离子,如:Fe,Mn,Co,Ni,Mg,Ba等,而X可取1,2,3,4,6。
事实上,铁氧磁性材料的自发此话与其中的金属氧化物的自发磁化密切相关。
现以MnO为例说明金属氧化物的间接交换作用,以进一步说明铁氧体材料中的自发磁化。
【摘要】目的通过反相微乳液法制备纳米四氧化三铁(Fe3O4)。
方法通过拟三角相图,确定环已烷、Triton X 100、正丁醇及水4组分体系的油包水型微乳液,电导率测定及染料扩散法判断体系为油包水(W/O)型反相微乳。
利用该微乳液的“微型水池”制备了纳米级Fe3O4黑色颗粒,优化各反应物量的比例。
通过红外谱图、电子扫描电镜、元素分析对所制备的Fe3O4纳米颗粒进行了表征。
结果确定拟三角相图中微乳液的区域,得到最适组分比例。
当各反应物物质的量的比例n(Fe3+)∶n(Fe2+)∶n(OH-)=3∶2∶24时得到纯的Fe3O4黑色粉末。
扫描电镜图显示实验结果的Fe3O4粒径<100 nm。
结论本实验配制了正已烷、Triton X 100、正丁醇、水组分体系反相微乳,并通过该体系制备了纳米Fe3O4。
【关键词】迟效制剂;乳状剂;磁力学;纳米技术;药物载体;四氧化三铁由于Fe3O4纳米粒子具有良好的磁性和表面活性,纳米磁性Fe3O4的制备方法及性质的研究受到重视。
磁性Fe3O4纳米粒子有广泛的用途。
在生物、医药领域,由于纳米磁性Fe3O4的磁响应性,使其在细胞分离、固定化酶、免疫诊断及肿瘤靶向治疗、DNA分离及核酸杂交等方面均有应用[1 2]。
微乳液是指由热力学稳定分散的互不相溶的两相液体组成的宏观上均一而微观上不均匀的液体混合物,通常是由表面活性剂、助表面活性剂(醇类)、油(碳氢化合物)和水(电解质水溶液)组成的透明、各相同性的热力学稳定体系。
微乳液的分散相质点为球形,半径通常为10~100 nm[3]。
微乳液有2种基本类型,即水包油型(O/W)和油包水型(W/O,也叫反相微乳),前者是以油为分散相,水为分散介质,后者反之。
该方法优点是以水相作为合成纳米级颗粒的“纳米微反应器”,且高度分散、大小均一,在纳米微粒的制备领域具有潜在的优势。
在制备微乳前要利用拟三元相图来寻找形成W/O型微乳液体系的最佳条件,以确定微乳的存在区域及微乳区面积大小。
收稿日期:2007-08-13
基金项目:重庆市科委重点自然科学基金项目(2005BA4019).作者简介:梁依经(1983—),男,甘肃通渭人,硕士研究生,主要从事纳米功能材料的研究.
【机械与材料】微乳液法制备纳米材料研究进展 梁依经,黄伟九,田中青(重庆工学院材料科学与工程学院,重庆 400050)
摘要:阐述了微乳液法制备纳米材料的特点,纳米材料的形成机理及影响因素,并综述了应用微乳液技术制备新型纳米材料的最新进展.关 键 词:微乳液;纳米材料;制备中图分类号:TB383 文献标识码:A文章编号:1671-0924(2007)09-0087-05
ResearchProgressofMicroemulsionMethodforPreparingNanomaterialsLIANGYi-jing,HUANGWei-jiu,TIANZhong-qing(SchoolofMaterialScienceandEngineering,ChongqingInstituteofTechnology,Chongqing400050,China)
Abstract:Inthispaper,thecharacteristics,themechanismandtheinfluencefactorsofnanomaterialspreparationbymicroemulsionmethodarediscussed,andthelatestprogressofthemicroemulsiontechnologyappliedinpreparingnewnanomaterialsisalsopresented.Keywords:microemulsion;nanomaterials;preparation
微乳液是指2种互不相溶液体在表面活性剂作用下形成的热力学稳定的、各向同性、外观透明或半透明、粒径1~100nm的分散体系;它有水包油型(O/W)、油包水型(W/O)和油水双连续型3种结构[1].W/O型微乳液又称反相微乳液,其水核在一定条件下具有稳定、小尺寸的特性,即使破裂后还能重新组合,这类似于生物细胞的一些功能,被称为智能微型反应器[2];这个“微型反应器”拥有很大的界面,在其中可以增溶各种不同的化合物,是非常好的化学反应介质[3-5].当在水核内进行化学反应制备超细粒子时,由于反应物被限制在水核内,最终得到的颗粒粒径将受水核大小的控制,因此可通过控制水核的尺寸和形状制备纳米级的材料.近年来,国内外利用微乳化技术制备纳米材料的报道日见增多,并已成为纳米材料制备的主要技术之一.
1 微乳液法制备纳米材料的特点 与其他纳米材料的制备方法相比,微乳液法制备纳米材料具有以下特点:①粒径分布较窄且
第21卷 第9期Vol.21 No.9重庆工学院学报(自然科学版)JournalofChongqingInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition)2007年9月Sep.2007较易控制.由于成核生长是在水核中进行的,水核的大小决定了微粒的大小.通过控制溶剂剂量、表面活性剂用量及适当的反应条件,可以较易获得粒径均匀的纳米微粒.②通过选择不同的表面活性剂分子对粒子表面进行修饰,可获得所需要的具有特殊物理、化学性质的纳米材料.③由于粒子表面包覆一层(或几层)表面活性剂分子,不易聚结,得到的有机溶胶稳定性好,可较长时间放置.④纳米粒子表面的表面活性剂层类似于一个“活性膜”,该层可以被相应的有机基团取代,从而制得特定需求的纳米功能材料.⑤在常压下进行反应,反应温度较温和;装置简单,易于实现.
2 微乳液法制备纳米材料的形成机理及影响因素
2.1 纳米材料的形成机理当利用微乳液法制备纳米材料时,纳米材料的形成机理一般有以下3种情况[3]:
1)将2个分别增溶有反应物A,B的微乳液混合,此时由于胶团颗粒间的碰撞,发生了水核内物质的相互交换或物质传递,引起核内的化学反应.由于水核半径是固定的,不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现,所以水核内粒子尺寸可得到控制(如图1所示).2)一种反应物在增溶的水核内,另一种以水溶液形式(例如水合肼和硼氢化钠水溶液)与前者混合.水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长,产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的.例如,铁、镍、锌纳米粒子的制备就是采用此种体系(如图2所示).3)一种反应物在增溶的水核内,另一种为气体(如O2、NH3,CO2),将气体通入液相中,充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒(如图3所示).
图1 2个微乳体系混合反应
图2 向微乳中加还原剂图3 气体鼓入微乳液2.2 影响微乳法制备纳米粒子的因素影响微乳液法制备纳米材料的因素主要有:1)水核半径.纳米材料的粒径受微乳液水核半径的控制,而水核半径(R)与体系中水与表面活性剂的浓度(w=[H2O]/[表面活性剂])及表面活性剂的种类有关.在一定范围内,水核半径随ω的增大而增大,并近似的呈线性关系[6].
2)反应物浓度.适当调节反应物浓度,可使制取粒子的大小受到控制.Pileni等[7]在AOT/异辛烷/水微乳体系中制备CdS胶体粒子时,发现超细粒子的粒径受x=[Cd2+]/[S2+]的影响,当反应
物之一过量时,生成较小的CdS粒子.这是由于当反应物之一过剩时,结晶过程比等量反应要快,生成的超细粒子粒径也就偏小.3)盐效应.一般来说,微乳液水核中的反应物主要为无机盐类,因此可加入一些电解质作为反应的催化剂,比如在水解反应中加入适量的碱.这些物质中的反离子会对形成液滴的表面活性剂产生影响.反离子进入液滴膜层,使表面活性剂间的斥力减弱,侧向吸引力加强,液膜更稳固,从而使生成的粒子更规则,更均一.但这种影响对离子型表面活性剂较为明显,而对非离子型表面活性剂影响不大.它的另一个影响则是在水结合方面同表面活性剂竞争,盐的加入一般都会减小水与表面活性剂之间的相溶性,导致微乳液相图上单相区的缩小,增溶水量减少,液滴中水核半径也相应减小[8].
4)微乳液界面膜强度.如果微乳液界面膜强度较低,水核碰撞时界面膜易被打开,导致不同水核的固体核或纳米粒子之间发生凝并,使纳米粒
88重庆工学院学报子的粒径难以控制,因此选择的微乳液体系的界面膜强度要恰当.影响界面膜强度的主要因素有[9]:①含水量(即ω的大小);②界面醇含量;③醇的碳氢链长;④油的碳氢链长.一般来说,w增大,界面醇含量增加,会导致界面膜强度变小,醇的碳氢链长越短,油的碳氢链长越长,界面膜强度越小;反之,膜强度越大.除上述因素外,其它如反应物料种类(影响微乳液相行为)、表面活性剂种类[10]、反应持续时间[11]、环境温度、化学反应速率、成核速率、微乳液碰撞速率、交换速率、微乳液的pH值[12]等也会对纳米粒子的制备产生影响.3 微乳法制备纳米材料新动态3.1 新型实心球纳米粒子的制备在应用微乳法制备纳米材料的初期,微乳液技术主要被用于制备一些单一组分和单一结构的纳米材料;随着微乳液技术的发展,目前已逐步探索了应用微乳液法制备复合结构(如核-壳结构)及复合组分(如有机-无机复合)纳米材料的技术.如Loukanov[13]等在AOT/庚烷/水溶液的微乳液体系中制备了核壳结构CdS/ZnS半导体纳米微粒.该结构的纳米粒子在紫外光的照射下可发出可见光,其波长取决于纳米粒子的大小及ZnS壳层的厚度.制备CdS/ZnS核壳结构纳米微粒的关键是:①控制水核中壳层前驱物的浓度;②在给定的前驱物浓度下通过调整CdCl2,ZnCl2及Na2S水溶液的用量严格控制胶束中水核的大小.姚渊[14]等采用微乳液法制备出核壳结构ZnS:Mn/CdS纳米晶,为获得水溶性纳米晶,继续向此微乳液添加硅酸乙酯(TEOS),并使用氨水作为催化剂,通过TEOS水解缩聚反应,获得了粒径为10nm,均匀性好,ZnS:Mn/CdS内核表面被二氧化硅壳层完全包覆的纳米粒子.将有机的微乳聚合反应和无机的微乳反应器结合起来,可得到新型无机-有机复合纳米微粒.通常是在无机纳米粒子外面包裹聚合物,使形成的新型复合纳米粒子同时兼有无机材料和有机材料的性质.奚强[15]等用甲基丙烯酸甲醋(MMA)作油相,反相微乳液作为模板制备了纳米氯化银(AgCl)粒子,再进行原位聚合制备了纳米AgCl/PMMA复合材料.吴其晔[16]等设计并采用2步连续反相微乳液法原位合成铁钴镍/R苯胺核-壳型纳米复合微粒.3.2 纳米棒、纳米线、纳米管的制备纳米棒、纳米线和纳米管作为新型一维纳米材料,具有独特的光、电、磁特性,有望在微电子器件和光学器件中发挥重要作用[17-20];如半导体硅
纳米线具有发射稳定、高亮度蓝光的特性,而蓝光发射材料是制备彩色显示器的良好材料.利用微乳液胶束的软模板效应,研究者们运用微乳液法制备了一系列不同种类的一维纳米材料;如Chen等[21]在以TritonX-100为乳化剂,室温下合成了直径60~100nm,长约450~1200nm的具有单晶四方结构的钙钛矿Ba0.7Sr0.3TiO3纳米棒,并通过改变w值、陈化时间、反应物浓度等因素调控纳米棒的长度.Lin等[22]在水热辅助的微乳液中制备了直径为20~30nm、长为十几微米的单分散硅酸钙纳米线,并发现其在800°C下煅烧2h后仍保持线状形貌.Liu等[23]在微乳体系中,在γ射线照射下,以HEC为模板成功的制备出了CdS纳米棒,同时通过改变表面活性剂的浓度和HEC的用量对纳米棒的形貌进行调控.董喜燕[24]等人通过微乳液中反转胶束表面间的相互作用促使纳米粒子耦合生长和自组装,并且通过控制反应时间、表面活性剂的浓度、反应物间的摩尔比及其在微乳液中的物质相对浓度,获得了棒状的纳米MnOOH.陈德良等[25]在CTAB/正戊醇/正己烷/水微乳体系中,在130℃水热条件下恒温15h合成了直径50~150nm、长几个微米的NiS纳米管,同时研究了硫化物反应机理和低维纳米晶的生长过程,发现在W/O的作用下首先形成了纳米片,然后纳米片聚合成一维的纳米线或纳米管.此外,研究者们还通过微乳液法制备出NiS,CuS和PbS纳米线以及BaWO4和NiFe2O4纳米棒等一维纳米材料[26-29].
3.3 空心球纳米粒子空心球纳米粒子由于具有较低的密度、大的比表面积、优良的过滤性、特殊的极性和光学性
89梁依经,等:微乳液法制备纳米材料研究进展