反相微乳液法制备纳米四氧化三铁颗粒

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1、反相微乳液法制备纳米四氧化三铁颗粒【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、TritonX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（等方法来表征产品，为新的微乳液体系的配制和纳米Fe3O4的制备提供更多的方法。1材料与方法1.1材料环己烷（油相，简写作O）、TritonX100(聚氧乙烯辛基苯基醚，表面活性剂，简写作S)、正丁醇（助表面活性剂，简写作A）、氯化铁、硫酸亚铁、氢氧化钠（以上试剂均为AR级，上

2、海国药集团化学试剂有限公司），苏丹红(AR级，上海试剂三厂),亚甲基蓝(AR级，广州化学试剂厂)。超声仪（KS300D，宁波科生仪器厂），集热式恒温加热磁力搅拌器（DF101S，国巩义英峪予华仪器厂），红外光谱仪（AVATAR330FTIR，ThermoNicolet，US），电镜扫描仪(PHILIPSXL30ESEM)，元素分析仪(VarioELIII，德国),大容量低速多管离心机（LXJⅡB，上海安亭科学仪器厂），电导率仪（DDS307，上海雷磁仪器厂）。1.2实验方法1.2.1反相微乳的

3、制备参考2.2Fe3O4的制备2.2.1Fe3O4形成的影响因素2.2.1.1Fe3+和Fe2+的比例对产物的影响根据表2数据，n(Fe3+)/n(Fe2+)为2∶1，1∶1，3∶2时，都能得到黑色的Fe3O4，前两者从现象看来还混有少量Fe2O3，溶液显棕色，3∶2时产物较纯，认为n(Fe3+)/n(Fe2+)=3∶2为最适宜比例。表2不同n(Fe3+)∶n(Fe2+)比例下的反应产物颜色　　2.2.1.2NaOH的量对产物的影响保持Fe3+和Fe2+混合液中n(Fe3+)/n(Fe2+)比例为3∶2

4、不变，与不同量的NaOH溶液混合反应，测定体系相应的pH值。在pH值为7，8，9，10，11，12情况下分别进行实验，结果表明pH<9时，产物中混有不同程度的Fe2O3而呈现褐色或红褐色，pH>9时才能得到单一的黑色的Fe3O4。pH=10时通过计算加入NaOH的量，此时各反应物物质的量比例为n(Fe3+)∶n(Fe2+)∶n(OH-)=3∶2∶24。2.2.2Fe3O4的表征2.2.2.1红外谱图产品红外光谱图中在582cm-1处有吸收峰，是Fe3O4的FeO键的吸收峰。3404cm-1

5、为氢键状态的羟基吸收峰，2925cm-1和1384cm-1附近为饱和烷基CH键的相关峰，1637cm-1附近为C=C的振动吸收峰，1047cm-1为CO键的吸收峰，这些吸收峰是未洗涤干净而留下的表面活性剂和水等产生的。2.2.2.2元素分析测定Fe3O4微粒中O元素含量，分析结果平均值为ω(O)=27.08%，而Fe3O4中ω(O)的理论为27.58%，与理论值接近，可以确定实验制得的产物为Fe3O4。2.2.2.3电镜图将Fe3O4悬浊液滴加于载玻片上，晾干，作扫描电镜，得到如图3照片，实验得到的

6、球形颗粒，大小较均匀，粒径大约在50～100nm之间。3讨论3.1反相微乳液的制备3.1.1拟三角相图制图时，以表面活性剂和助表面活性剂为正三角形的一个顶点，油相和水分别为另两个顶点。固定Kv（表面活性剂和助表面活性剂体积比），体系在逐渐加水过程中由混浊变澄清或澄清变混浊为相变点时的临界点，将每个临界点连成曲线即得在一定乳化剂和助乳化剂的比值下的伪三元相图。三角形内任意一点均表示油相、水相和表面活性三元体系。乳化剂和助乳化三种比值下（S∶A=2∶1，1∶1，1∶2）得到的三张相图中，微乳区大的的体系，即

7、图1情况，S∶A=2∶1为优，该体系中油、表面活性剂、水三者比例可选择的范围较大，形成微乳容易，而且其水相成分也较其他两种情况大，在反应过程中，增溶效果好。3.1.2选择适宜的O/(S+A)比例油相和表面活性剂比例不同情况下的微乳形成过程来选择适宜的O/（S+A）比例。在确定微乳体系时，尽量不选择微乳区域边缘的点，以及形成微乳耗时长的点，如O/(S+A)为5/5和6/4时形成微乳过程缓慢，这样可以避免位于双连续相和胶束等特殊形态。1/9，2/8两点油相成分少，将要加入较多水，得到的是正相微乳，不是实验所

8、需。7/3时为非微乳状态，3/7，4/6这两种情况形成微乳容易，而且在这两点中水成分较大，乳化剂成分相对较少，后处理时可减少溶剂使用，较经济。3.1.3盐浓度对微乳体系的影响非离子型表面活性剂主要通过其亲水基与水之间的氢键作用来稳定微乳液，盐离子的加入对氢键形成产生影响，一方面使表面活性剂的临界胶束浓度改变，另一方面使表面活性剂的亲水性下降，影响体系的稳定性，因此盐浓度的大小将影响微乳的形成及其稳定性。在本实验的微乳体系中，反应物浓度>