表面活性剂对纳米材料形貌及尺寸控制的影响

《表面活性剂对纳米材料形貌及尺寸控制的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、Vol.33No.6Dec.2014JournalofChangchunNormalUniversity(NaturalScience)表面活性剂对纳米材料形貌及尺寸控制的影响刘伶俐，汪杨(安徽新华学院药学院，安徽合肥230088)［摘要］样品形貌和粒径大小是影响材料物理及化学性能的两大因素，表面活性剂在实现功能材料的尺寸设计及形貌控制中起着重要作用。本文依据表面活性剂的特殊结构，综述了表面活性剂疏水基和亲水基对合成纳米材料形貌结构的影响，同时介绍了表面活性剂的浓度及种类对纳米材料尺寸带来的影响。［关键词］表面活性剂;纳米材

2、料;尺寸设计;形貌控制［中图分类号］O611．4［文献标识码］A［文章编号］2095－7602(2014)06－0062－04近年来，功能化纳米材料的发展日新月异，在各个领域中的应用越来越广泛。样品形貌和粒径大小是影响材料物理及化学性能的两大重要因素，不同粒径和不同形貌的材料在各领域的功能化应用尤其引起大家的广泛关注和浓厚兴趣［1－4］。其中，材料在纳米尺度范围内的可控设计及其应用引起了众多科学家的兴趣，如Au、Pd、Ag等金属纳米晶［5－7］、金属氧化物纳米颗粒［8］、核－壳结构纳米材料［9－10］等，而表面活性剂在实现功

3、能材料的尺寸设计及形貌控制中起着举足轻重的作用。因此，研究表面活性剂对功能材料的形貌及尺寸设计的影响为功能材料的应用奠定了基础。纳米材料粒径较小，使其表面聚集大量的原子不能成键，纳米粒子处于高能状态，性质很不稳定，导致纳米材料的尺寸、形貌难以得到控制［7］。表面活性剂在合成纳米材料过程中，一方面表面活性剂在溶液中易聚集形成微乳液、胶团、囊泡等有序排列的聚集体，起到“微反应器”软模板作用;另一方面，表面活性剂可作为纳米材料的稳定剂，能在纳米晶种初期形成时快速吸附至晶种表面，达到有效阻止纳米材料团聚的目的，从而增加了纳米材料的稳

4、定性。此外，在晶体生长过程中，表面活性剂分子能够选择性吸附到晶核的某一个晶面若加入分子与晶体某一晶面作用力强，二者结合紧密，会限制被还原粒子在该晶面的堆积，促进原子在另一晶面的生长，起到引导被还原粒子堆积方向的作用［11－13］。1表面活性剂对纳米材料形貌的影响表面活性剂的独特性质是由其独特的化学性质决定的。任何一种表面活性剂，其分子结构均由两部分组成。分子的一端为非极性的疏水基，另一端为极性的亲水基。在表面活性剂中，同时存在两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团，并以化学键相互连接，形成一种不对称的、极性的分子结构，因而赋

5、予了该类特殊的分子既亲水又亲油，但又不是整体的亲水或亲油的特性。根据相似相容原理，当表面活性剂在水中溶解时，水对亲水基的亲和力比较强，而对于表面活性剂中的疏水基具有一定的排斥作用，使疏水基表现出一种远离的趋势，这种趋势会使表面活性剂在水的表面发生聚集。此时，表面活性剂分子在水和空气界面形成定向单分子层吸附，这种吸附的特点是疏水基指向空气，亲水基指向水。表面活性剂还可以在油水界面、水与粉末界面发生定向吸附，表面活性剂的重要性质就是定向吸附。1．1表面活性剂疏水基的影响表面活性剂的疏水基为非极性基团，一般有烃基链、酯基和硝基等。

6、疏水基表面活性剂能够阻止纳米微粒的扩散，并能降低或者限制纳米微粒的增长，这是由表面活性剂的空间位阻与纳米材料之间的结合力所致。［收稿日期］2014－09－05［作者简介］刘伶俐(1982－)，女，安徽怀宁人，安徽新华学院药学院讲师，硕士，从事功能材料的合成及性质研究。·62·表面活性剂的空间位阻与烃基链的长度有关，烃基链越长，产生的空间位阻越大，使纳米材料的形貌越规整。Liu等［14］利用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基羧酸钠、十二烷基硫酸钠(SDS)等不同阴离子表面活性剂，控制合成了不同径长、单分散的Te纳米棒;Le

7、e等［15］合成Ag纳米棒时，研究了不同链长的表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对纳米粒子的影响，结果发现，CTAB通过对银粒子不同面的选择性吸附和解吸来控制粒子的生长速率，能够得到具有规则长径比的Ag纳米棒。于短链DTAB控制下合成的Ag纳米棒而言，长链CTAB控制下合成的Ag纳米结构更加规则。1．2表面活性剂亲水基的影响在表面活性剂中，常见的亲水基有氨基、羧基、磺酸基等，这些基团的电性和极性对纳米材料的形貌控制有很大的影响。亲水基越大，表面张力越大，这是因为表面活性剂在溶液与空气

8、的接触面吸附时，亲水基对吸附量产生不利的影响，亲水基越大，表面活性剂对吸附物质的吸附量越小。杜雪岩等［16］分别以氯铂酸和乙酰丙酮铁作为Pt源和Fe源，乙二醇作为还原剂和控制剂，通过多元醇还原法制备出单分散的FePt纳米颗粒，并研究了表面活性剂油酸油胺和CTAB对FePt纳米颗粒形貌的影响