化工專(zhuān)業(yè)-納米材料的概述及化工制備方法(編輯修改稿)
2025-06-26 15:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 CH3)3]2 制得了 ZnS包裹的 CdSe量子點(diǎn) ,顆粒平均粒徑為 ,量子產(chǎn)率 (quantum yield,QY)為 %。 （ 2） 離子液作為一種特殊的有機(jī)溶劑 ,具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì) ,如粘度較大、離子傳導(dǎo)性較高、熱穩(wěn)定性高、低毒、流動(dòng)性好以及具有較寬的液態(tài)溫度范圍等。即使在較高的溫度下 ,離子液仍具有低揮發(fā)性 ,不易造成環(huán)境污染 ,是一類(lèi)綠色溶劑。因此 ,離子液是合成不同形貌納米結(jié)構(gòu)的一種良好介質(zhì)。 Jiang 等以 BiCl3 和硫代乙酰胺為原料 ,在室溫下于離子液介質(zhì)中合成出了大小均勻的、尺寸為3μm — 5μm 的 Bi2S3 納米花。他們認(rèn)為溶液的 pH 值、反應(yīng)溫度、反 西安工業(yè)大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院（專(zhuān)科）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)納米花的形貌和晶相結(jié)構(gòu)有很重要的影響。他們證實(shí) ,這些納米花由直徑 60nm— 80nm 的納米線(xiàn)構(gòu)成 ,隨老化時(shí)間的增加 ,這些納米線(xiàn)會(huì)從母花上坍塌 ,最終形成單根的納米線(xiàn)。趙榮祥等采用硝酸鉍和硫脲為先驅(qū)原料 ,以離子液為反應(yīng)介質(zhì) ,合成了單晶 Bi2S3 納米棒。 （ 3） 溶劑熱法是指在密閉反應(yīng)器 (如高壓釜 )中 ,通過(guò)對(duì)各種溶劑組成相應(yīng)的反應(yīng)體系加熱 ,使反應(yīng)體 系形成一個(gè)高溫高壓的環(huán)境 ,從而進(jìn)行實(shí)現(xiàn)納米材料的可控合成與制備的一種有效方法。 Lou 等采用單源前驅(qū)體 Bi[S2P(OC8H17)2]3 作反應(yīng)物 ,用溶劑熱法制得了高度均勻的正交晶系 Bi2S3 納米棒 ,且該方法適于大規(guī)模生產(chǎn)。 Liu 等用Bi(NO3)3?5H2O、 NaOH 及硫的化合物為原料 ,甘油和水為溶劑 ,采用溶劑熱法在高壓釜中 160℃ 反應(yīng) 2472 h 制得了長(zhǎng)達(dá)數(shù)毫米的 Bi2S3 納米帶。 （ 4） 微乳液制備納米粒子是近年發(fā)展起來(lái)的新興的研究領(lǐng)域 ,具有制得的粒子粒徑小、粒徑接近于單分散體系等優(yōu)點(diǎn)。 1943 年 Hoar等人首次報(bào)道了將水、油、表面活性劑、助表面活性劑混合 ,可自發(fā)地形成一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系 ,體系中的分散相由 80nm 800nm 的球形或圓柱形顆粒組成 ,并將這種體系定名微乳液。自那以后 ,微乳理論的應(yīng)用研究得到了迅速發(fā)展。微乳法制備納米材料 ,由于它獨(dú)特的工藝性能和較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置 ,在實(shí)際應(yīng)用中受到了國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。 2 微乳反應(yīng)器原理 微乳液 微乳液是在較大量的一種或多種兩親性有機(jī)物（表面活性劑和助表面活性劑）存在下，不相混溶的兩種液體自發(fā)形成的各向同性的膠體分散體系。具有熱力學(xué)穩(wěn)定、各向同性、外觀透明 或半透明和質(zhì)點(diǎn)粒徑?。郏?10～ 100）ｎｍ］等特點(diǎn)，可將類(lèi)型廣泛的物質(zhì)增溶到其中某一相，因此，可作為各種反應(yīng)的介質(zhì)。其結(jié)構(gòu)類(lèi) 型可分為水包油型、油包水型和雙連續(xù)型。近年來(lái)還開(kāi)發(fā)了含有離子液體或超臨界物質(zhì)的新型微乳體系。制備納米催化劑所用的微乳體系一般采用油包水型。微乳質(zhì)點(diǎn)的納米級(jí)尺寸為制備設(shè)計(jì)大小及形狀可控的納米粒子提供 西安工業(yè)大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院（專(zhuān)科）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 了基本條件。微乳液中的微團(tuán)體系為動(dòng)態(tài)，質(zhì)點(diǎn)像分子一樣不停地作布朗運(yùn)動(dòng)，不同質(zhì)點(diǎn)碰撞后連接成一體，進(jìn)行物質(zhì)交換后在表面活性劑的作用下又自發(fā)重新分散，此時(shí)，微團(tuán)內(nèi)包含的反應(yīng)物相互混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。體系中的水核可以看作是一種“微反應(yīng)器”或“納米反應(yīng)器”，提供合適的環(huán)境控制微粒的成核及生長(zhǎng)，在微粒后期的生長(zhǎng)過(guò)程中，表面活性 劑的存在可以有效阻止生成的納米微粒的團(tuán)聚。通常，用油包水型微乳液制備納米級(jí)微粒最直接的方法是將含有金屬前驅(qū)體（Ａ）和沉淀劑（Ｂ）的兩種微乳液混合。如圖 １所示，Ａ和 Ｂ均溶于水核，通過(guò)微乳液水核的相互碰撞，含不同反應(yīng)物的水核之間進(jìn)行物質(zhì)交換，生成產(chǎn)物，產(chǎn)生晶核，然后逐漸長(zhǎng)大，形成納米顆粒。由于成核與生長(zhǎng)在微乳液水核內(nèi)進(jìn)行，不同水核內(nèi)的晶粒和粒子之間的物質(zhì)交換受阻，水核的大小控制納米粒子的最終粒徑。另一種合成納米微粒的方法是只使用一種微乳液，其中一種反應(yīng)物溶解在微乳液中，另一種反應(yīng)物直接加入體系，該反應(yīng)物穿過(guò) 微乳體系的界面膜進(jìn)入水核參加反應(yīng)，產(chǎn)物粒子的最終粒徑取決于水核的尺寸。如圖 21 圖 21 微乳法制備納米粒子機(jī)理 微乳反應(yīng)器原理 在微乳體系中，用來(lái)制備納米粒子的一般是 W／ O 型體系，該體系一般由有機(jī)溶劑、水溶液?；钚詣?、助表面活性劑 4 個(gè)組分組成。常用的有機(jī)溶劑多為 C6～ C8 直鏈烴或環(huán)烷烴；表面活性劑一般有 AOT［ 2 一乙基己基］磺基琥珀酸鈉］。 AOS、 SDS（十二烷基硫酸鈉）、SDBS（十六烷基磺酸鈉）陰離子表面活性劑、 CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）陽(yáng)離子表面活性劑、 TritonX（聚氧乙烯醚類(lèi) ）非離子表面活性劑等；助表面活性劑一般為中等碳鏈 C5～ C8 的脂肪酸。 西安工業(yè)大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院（專(zhuān)科）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 W／ O 型微乳液中的水核中可以看作微型反應(yīng)器（ Microreactor）或稱(chēng)為納米反應(yīng)器，反應(yīng)器的水核半徑與體系中水和表面活性劑的濃度及種類(lèi)有直接關(guān)系，若令 W＝［ H2O／［表面活性劑］，則由微乳法制備的納米粒子的尺寸將會(huì)受到 W 的影響。利用微膠束反應(yīng)器制備納米粒子時(shí)，粒子形成一般有三種情況。 分別增溶有反應(yīng)物 A、 B 的微乳液混合 將 2 個(gè)分別增溶有反應(yīng)物 A、 B 的微乳液混合，此時(shí)由于膠團(tuán)顆粒間的碰撞，發(fā)生了水核內(nèi)物質(zhì)的相互交換或物質(zhì)傳遞， 引起核內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。由于水核半徑是固定的，不同水核內(nèi)的晶核或粒子之間的物質(zhì)交換不能實(shí)現(xiàn)，所以水核內(nèi)粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸銀和氯化鈉反應(yīng)制備氯化鈉納粒。如圖 22 圖 22 反應(yīng)物 A、 B 的微乳液反應(yīng)原理 西安工業(yè)大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院（專(zhuān)科）畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 反應(yīng)物 A 的微乳液與反應(yīng)物 B 水溶液混合 一種反應(yīng)物在增溶的水核內(nèi)，另一種以水溶液形式（例如水含肼和硼氫化鈉水溶液）與前者混合。水相內(nèi)反應(yīng)物穿過(guò)微乳液界面膜進(jìn)入水核內(nèi)與另一反應(yīng)物作用產(chǎn)生晶核并生長(zhǎng)，產(chǎn)物粒子的最終粒徑是由水核尺寸決定的。例
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1