化工专业-纳米材料的概述及化工制备方法(编辑修改稿)

化工专业-纳米材料的概述及化工制备方法(编辑修改稿)内容摘要：

CH3)3]2 制得了 ZnS包裹的 CdSe量子点 ,颗粒平均粒径为 ,量子产率 (quantum yield,QY)为 %。 （ 2） 离子液作为一种特殊的有机溶剂 ,具有独特的物理化学性质 ,如粘度较大、离子传导性较高、热稳定性高、低毒、流动性好以及具有较宽的液态温度范围等。 即使在较高的温度下 ,离子液仍具有低挥发性 ,不易造成环境污染 ,是一类绿色溶剂。 因此 ,离子液是合成不同形貌纳米结构的一种良好介质。 Jiang 等以 BiCl3 和硫代乙酰胺为原料 ,在室温下于离子液介质中合成出了大小均匀的、尺寸为3μm — 5μm 的 Bi2S3 纳米花。 他们认为溶液的 pH 值、反应温度、反 西安工业大学 继续教育学院（专科）毕业设计论文 6 应时间等条件对纳米花的形貌和晶相结构有很重要的影响。 他们证实 ,这些纳米花由直径 60nm— 80nm 的纳米线构成 ,随老化时间的增加 ,这些纳米线会从母花上坍塌 ,最终形成单根的纳米线。 赵荣祥等采用硝酸铋和硫脲为先驱原料 ,以离子液为反应介质 ,合成了单晶 Bi2S3 纳米棒。 （ 3） 溶剂热法是指在密闭反应器 (如高压釜 )中 ,通过对各种溶剂组成相应的反应体系加热 ,使反应体 系形成一个高温高压的环境 ,从而进行实现纳米材料的可控合成与制备的一种有效方法。 Lou 等采用单源前驱体 Bi[S2P(OC8H17)2]3 作反应物 ,用溶剂热法制得了高度均匀的正交晶系 Bi2S3 纳米棒 ,且该方法适于大规模生产。 Liu 等用Bi(NO3)3•5H2O、 NaOH 及硫的化合物为原料 ,甘油和水为溶剂 ,采用溶剂热法在高压釜中 160℃ 反应 2472 h 制得了长达数毫米的 Bi2S3 纳米带。 （ 4） 微乳液制备纳米粒子是近年发展起来的新兴的研究领域 ,具有制得的粒子粒径小、粒径接近于单分散体系等优点。 1943 年 Hoar等人首次报道了将水、油、表面活性剂、助表面活性剂混合 ,可自发地形成一种热力学稳定体系 ,体系中的分散相由 80nm 800nm 的球形或圆柱形颗粒组成 ,并将这种体系定名微乳液。 自那以后 ,微乳理论的应用研究得到了迅速发展。 微乳法制备纳米材料 ,由于它独特的工艺性能和较为简单的实验装置 ,在实际应用中受到了国内外广泛关注。 2 微乳反应器原理 微乳液 微乳液是在较大量的一种或多种两亲性有机物（表面活性剂和助表面活性剂）存在下，不相混溶的两种液体自发形成的各向同性的胶体分散体系。 具有热力学稳定、各向同性、外观透明 或半透明和质点粒径小［（ 10～ 100）ｎｍ］等特点，可将类型广泛的物质增溶到其中某一相，因此，可作为各种反应的介质。 其结构类 型可分为水包油型、油包水型和双连续型。 近年来还开发了含有离子液体或超临界物质的新型微乳体系。 制备纳米催化剂所用的微乳体系一般采用油包水型。 微乳质点的纳米级尺寸为制备设计大小及形状可控的纳米粒子提供 西安工业大学 继续教育学院（专科）毕业设计论文 7 了基本条件。 微乳液中的微团体系为动态，质点像分子一样不停地作布朗运动，不同质点碰撞后连接成一体，进行物质交换后在表面活性剂的作用下又自发重新分散，此时，微团内包含的反应物相互混合发生化学反应。 体系中的水核可以看作是一种“微反应器”或“纳米反应器”，提供合适的环境控制微粒的成核及生长，在微粒后期的生长过程中，表面活性 剂的存在可以有效阻止生成的纳米微粒的团聚。 通常，用油包水型微乳液制备纳米级微粒最直接的方法是将含有金属前驱体（Ａ）和沉淀剂（Ｂ）的两种微乳液混合。 如图 １所示，Ａ和 Ｂ均溶于水核，通过微乳液水核的相互碰撞，含不同反应物的水核之间进行物质交换，生成产物，产生晶核，然后逐渐长大，形成纳米颗粒。 由于成核与生长在微乳液水核内进行，不同水核内的晶粒和粒子之间的物质交换受阻，水核的大小控制纳米粒子的最终粒径。 另一种合成纳米微粒的方法是只使用一种微乳液，其中一种反应物溶解在微乳液中，另一种反应物直接加入体系，该反应物穿过 微乳体系的界面膜进入水核参加反应，产物粒子的最终粒径取决于水核的尺寸。 如图 21 图 21 微乳法制备纳米粒子机理 微乳反应器原理 在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是 W／ O 型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。 活性剂、助表面活性剂 4 个组分组成。 常用的有机溶剂多为 C6～ C8 直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有 AOT［ 2 一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。 AOS、 SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、 CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、 TritonX（聚氧乙烯醚类 ）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链 C5～ C8 的脂肪酸。 西安工业大学 继续教育学院（专科）毕业设计论文 8 W／ O 型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（ Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令 W＝［ H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到 W 的影响。 利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况。 分别增溶有反应物 A、 B 的微乳液混合 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得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。 如图 22 图 22 反应物 A、 B 的微乳液反应原理 西安工业大学 继续教育学院（专科）毕业设计论文 9 反应物 A 的微乳液与反应物 B 水溶液混合 一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含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。