微乳法制备纳米粒子

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1、微乳法制备纳米粒子张丽201021021856指导老师：柳松讲课内容第一部分：有关纳米粒子的简单介绍第二部分：微乳法的相关内容第三部分：微乳法制备纳米粒子的举例1.纳米材料四大特点尺寸小比表面积大表面能高表面原子比例大四大效应小尺寸效应量子尺寸效应宏观量子隧道效应表面效应1.1表面效应表面效应是指纳米颗粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后引起的性质上的变化。纳米粒子尺寸小，表面能高，表面原子占相当大的比例。下表表列出纳米粒子尺寸与表面原子数的关系，可以看出随着粒径的减小表面原子数迅速增加。这是由于粒径小，表面积急剧变大所致。这样高的比表面，

2、使处于表面的原子数越来越多，同时表面能迅速增加。Cu纳米粒子粒径从100nm→10nm→1nm，其比表面积和表面能增加了2个数量级。纳米粒子尺寸与表面原子数的关系.纳米粒子尺寸d（nm）包含总原子数（个）表面原子所占比例（％）103000020440004022508013099表面效应公式：Etotal=e1V+γA；(Etotal)v=e1+γ(A/V)e1：单位体积内能；γ单位面积表面能；V：体积；A：面积铁纳米颗粒•3nm：50%原子在表面•10nm：20%原子在表面•30nm：5%原子在表面。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这

3、些表面原子具有高的活性，很容易与其他原子结合而稳定下来。例如金属纳米粒子在空气中会燃烧，无机纳米粒子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应。1.2.小尺寸效应随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对纳米粒子而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。（1）特殊的光学性质（2）特殊的热学性质（3）特殊的磁学性质（4）特殊的力学性质纳米粒子的小尺寸效应还表现在超导电性、介电性能、声学特性以及化学性能等方面。1.3.量子尺寸效应微粒尺寸下降到一定值时，费米

4、能级附近的电子能级由准连续能级变为分立能级，吸收光谱阙值向短波方向移动，这种现象称为量子尺寸效应。Kubo理论：金属纳米粒子的能级间距δ＝4Ef/3NEf为费米能级，N为纳米粒子的原子数。1.4.宏观量子隧道效应隧道效应是基本的量子现象之一，即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒。近年来，人们发现一些宏观量如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量及电荷也具有隧道效应，他们可以穿越宏观系统的势阱而产生变化，故称之为宏观量子隧道效应。☆环保领域?解决水污染的问题?解决空气污染的问题☆微电子?纳米电子器件纳米线、纳米传感器☆信息领域?光

5、纤、发光器件☆功能性涂料、薄膜?防静电涂料?特殊视觉涂料?紫外线吸收涂层?耐磨、防腐、耐高温耐冲刷涂层☆机械?纳米结构单元和纳米机械☆结构陶瓷?增强、增韧、助烧结☆能源领域能源高效转化太阳能的利用储能材料纳米的应用第二部分微乳的定义、发展及相关介绍1.微乳的发展1.自1943年Hoar和Schulman发现热力学稳定的油－水－表面活性剂－助表面活性剂均相体系，并于1959年定义为微乳液以来，微乳的理论和应用研究都获得了长足的发展，使微乳成为界面化学的一个重要并且是十分活跃的分支。2.在发生石油危机的70年代，微乳体系因在三次采油中显示出巨大的潜力而迎来

6、了其发展的三次高潮。3.80年代特别是90年代以来，微乳的应用研究又向三次采油以外的其他多个领域急剧扩展，目前微乳化技术已渗透到日用化工、精细化工、石油化工、材料科学、生物技术以及环境科学等领域，成为当今国际上热门的、具有巨大应用潜力的研究领域。2.表面活性剂表面活性剂：从分子结构上看，有非极性的“链尾”和极性的“头基”两部分组成。非极性部分是直链或支链的碳氢键或碳氟链，它们与水的亲和力极弱，而与油有较强的亲和力，因此被称为憎水基或亲油基。极性头基为正、负离子或极性的非离子，它们通过离子偶极－偶极作用与水分子强烈相互作用并且是水化的，因此被称为亲水基或

7、头基。这类分子即亲水又亲油的双亲性质，因此称为双亲分子。头基正、负离子或极性非离子链尾直链或支链碳氢键或碳氟键亲油亲水由于双亲性质，这类物质趋向于富集在水/空气界面或油/水界面从而降低水的表面张力和油/水界面张力，因而具有“表面活性”；在溶液中，当浓度足够大时，这类双亲分子则趋向于形成聚集体，即“胶团”或“胶束”。过程一被称为吸附，过程二被称为胶团化的过程。表面活性剂又被称为“双亲物质”或“胶体电解质”等。因其广泛用于乳化、润湿、洗涤等过程又常常被称为“乳化剂”、“润湿剂”、“洗涤剂”。表面活性剂因其上述特殊性质又被称为“工业味精”。另一类具有类似结构

8、的物质，如低分子的醇、酸、胺等也具有双亲性质，也是双亲物质。但由于亲水基的亲水性太弱；它们不能