反相微乳液的電導(dǎo)研究及其在氧化鋁納米顆粒制備上的應(yīng)用.pdf

1、本文利用CTAB/正丁醇/環(huán)己烷/Al(NO<,3>)<,3>(NH<,3>·H<,2>O)溶液四組分反相微乳液中的納米水核為模板，采用微乳液法成功制備了具有納米級(jí)粒徑，顆粒大小分布均勻，分散性好的球形Al<,2>O<,3>顆粒。 本文包括反相微乳液的選擇和Al<,2>O<,3>納米顆粒的制備兩部分內(nèi)容，采用目視和電導(dǎo)測(cè)量相結(jié)合的研究手段，對(duì)CTAB/正丁醇/環(huán)己烷/水四組分體系的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，探討了表面活性劑CTAB、助

2、表面活性劑正己醇的用量及分散相類型的改變對(duì)該體系處于W/O結(jié)構(gòu)時(shí)水相的最大增溶量及體系穩(wěn)定性的影響，找到了適合制備Al<,2>O<,3>納米粒子的反相微乳液的最佳配比。然后以此配比下的反相微乳液為模板，通過改變不同的反應(yīng)條件，成功合成了不同粒徑的Al<,2>O<,3>納米顆粒。采用SEM、TG-DSC和XRD等測(cè)試手段對(duì)所得粉體進(jìn)行了表征。所得結(jié)論主要有以下幾點(diǎn)： (1)通過CTAB對(duì)CTAB/正丁醇/環(huán)己烷/水微乳液在油包水結(jié)

3、構(gòu)時(shí)對(duì)增溶水量的考察，發(fā)現(xiàn)表面活性劑CTAB的含量對(duì)該反相微乳液的穩(wěn)定性有明顯的影響。表面活性劑CTAB在油相環(huán)己烷中的濃度小于0.6mol/L時(shí)，隨著CTAB濃度的增大，不僅油相中反膠束的數(shù)量增多，而且單個(gè)膠束的聚集數(shù)增加，因而反相微乳液的最大增溶水量增大，穩(wěn)定性增強(qiáng)。當(dāng)表面活性劑CTAB的濃度大于0．6mol/L時(shí)，由于CTAB所形成的膠束在油相中的濃度不再變化，因此反相微乳液的最大增溶水量基本不再變化，再者，由于過多的CTAB溶解

4、在油相中，CTAB的碳?xì)滏溝嗷ソ豢椑p繞造成微乳液的穩(wěn)定性下降。 (2)在CTAB/正丁醇/環(huán)己烷/水微乳液中，助表面活性劑正丁醇的含量對(duì)界面膜強(qiáng)度的影響非常大。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，正丁醇在油相環(huán)己烷的濃度為3．5mol/L時(shí)，該微乳體系的界面膜強(qiáng)度較大，穩(wěn)定性較好。但正丁醇含量的大小對(duì)該反相微乳液的最大增溶水量的影響不大。正丁醇濃度值大于或小于3.5mol/L，時(shí)，該微乳體系的穩(wěn)定性都將降低。 (3)對(duì)于CTAB/正丁醇/環(huán)己烷/

5、水反相微乳液，將水相替換為Al(N03)3溶液和NH<,3>·H<,2>O溶液，該體系的最大增溶量將隨著電解質(zhì)濃度的增大而減小，而且水量小于水相為去離子水的含水量。這是由于離子的加入壓縮了表面活性劑極性頭基的擴(kuò)散雙電層，微乳體系的穩(wěn)定性下降，使體系對(duì)水溶液的增溶能力降低。 (4) 微乳液在合適的配比下，隨著增溶水量的增加，CTAB/正丁醇/環(huán)己烷/水微乳液連續(xù)經(jīng)過三種微結(jié)構(gòu)的變化，即油包水(W/O)、油水雙連續(xù)(BC)及水包油(O/W)

6、三種類型，并且當(dāng)該微乳液處于油包水結(jié)構(gòu)時(shí)，其電導(dǎo)率呈現(xiàn)典型的滲濾特征。 (5) 根據(jù)微乳體系的電導(dǎo)率曲線來(lái)判定微乳液的結(jié)構(gòu)是可行的，選擇制備Al<,2>O<,3>納米顆粒的反相微乳液的最佳配比如下：油相環(huán)己烷的體積固定不變，表面活性劑CTAB的濃度為0.6mol/L，助表面活性劑正丁醇濃度為3.5mol/L。 (6) 在其他反應(yīng)條件相同的情況下，Al<,2>O<,3>粒子粒徑可通過調(diào)節(jié)微乳液組成中的水量來(lái)控制。由于反相微

7、乳液的水核大小與ω值密切相關(guān)，而水核的大小限制了納米顆粒的生長(zhǎng)，根據(jù)ω=[water]/[surfant]，因此粒子粒徑可通過調(diào)節(jié)組成中的水量來(lái)控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ω<,1>∶ω<,2>∶ω<,3>=1∶2∶3時(shí)，Al<,2>O<,3>顆粒D<,ω1>、D<,ω2>(D<,2>)、D<,ω3>的直徑分別為30nm、40nm和80nm，顆粒直徑隨ω的增大而明顯增大。但是當(dāng)水量過多時(shí)，表面活性劑不能實(shí)現(xiàn)對(duì)水核的良好包覆，界面膜的強(qiáng)度變差，水

8、核容易變形、破裂，對(duì)粒徑的控制能力削弱，導(dǎo)致獲得的納米粒子的不僅粒徑增大而且分散性較差。 (7) 在其他反應(yīng)條件相同的情況下，Al<,2>O<,3>顆粒直徑隨微乳液中水核中增溶的反應(yīng)物濃度的增加而增大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Al(NO<,3>)<,3>溶液的濃度分別為0.1mol/L、0.5mol/L和1 mol/L時(shí)，所對(duì)應(yīng)的Al<,2>O<,3>顆粒的粒徑分別為25nm、40nm和50nm。但是當(dāng)反應(yīng)物的濃度過大時(shí)，造成微乳液的穩(wěn)定