SDS_正戊醇_甲苯_水微乳液稳定性及纳米硫化锌制备.pdf

第6 2 卷第2 期 20l0 年5 月 有色金属 N o n f e I T O I I M e t a l s V 0 1 ．6 2 ，N o ．2 M a v2010 S D S ／正戊醇／甲苯／水微乳液稳定性 及纳米硫化锌制备 李红1 ，安庆锋2 1 ．聊城大学材料科学与5 - 程学院，山东聊城2 5 2 0 5 9 ；2 ．青岛理工大学费县校区土建工程系，山东费县2 7 3 4 0 0 摘要研究S D S ／j E 戊醇／甲苯／水四组分形成稳定微乳液的条件，确定表面活性剂和助表面活性剂的最佳比值以及表面活 性荆 助表面活性剂和油相的最佳比值。结果表明，当m s D s ／m 正成群为3 7 ，r i g s D s 正戊醇／m _ 苯为4 6 时，体系有最大的溶水量，微乳 液体系最稳定。以此最佳比例制备了硫化锌纳米微粒，结果表明，微乳液法是制备纳米材料的有效方法。 关键词无机非金属材料；纳米硫化锌；微乳液；表面活性剂；最大溶水量 中图分类号T Q l 2 5 ．1 3 ；T F 8 0 3 ．2 4 ；T B 3 8 3 文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 1 0 0 2 0 0 5 9 0 3 纳米材料因其量子限域效应、小尺寸效应和宏 观量子隧道效应而具有很多独特的物理和化学性 质，已经成为材料科学研究的热点之一。目前纳米 材料的制备方法很多，各有优缺点。微乳液法是2 0 世纪8 0 年代兴起的一种有效的制备纳米材料的方 法。该方法制备纳米粒子具有较好地调控粒子的大 小和形状、装置简单、粒子粒径均匀、呈单分散等优 点。3 1 ，成为当今国际上热门的、具有巨大应用潜力 的研究领域。 合适的、稳定的微乳液体系的配制是微乳液法 制备纳米材料的关键。目前，对非离子型表面活性 剂O P I O H l 、阳离子型表面活性剂C T A B “ 。体系稳定 性的研究较多。研究阴离子型表面活性剂S D S ／正 戊醇／甲苯／水体系微乳液能够稳定存在的范围，并 在此体系中制备了硫化锌纳米微粒。 1实验方法 1 ．1 试剂及仪器 所用试剂有十二烷基硫酸钠、正戊醇、甲苯、无 水乙醇、z n N O ， 2 6 H O 、N a S 9 H O 均为分析 纯试剂，试验用水为二次去离子水。所用仪器有 7 9 1 型磁力加热搅拌器和T G L 一1 6 B 离心机。 1 ．2 微乳液稳定范围的研究 固定油相甲苯的含量，改变S D S 和正戊醇的质 量比，向体系中缓慢滴加二次去离子水，根据体系由 收稿日期2 0 0 8 0 1 1 1 基金项目聊城大学科研基金资助项目 x 0 3 1 0 3 8 作者简介李红 1 9 7 4 一 ，女．河北饶阳县人，讲师，硕士。主要从 事纳米材料制备和性能等方面的研究。 浊到清再由清到浊的转变点，确定形成稳定微乳液 体系的表面活性剂和助表面活性剂的最佳比值。同 样的方法确定S D S 正戊醇和甲苯的最佳比值，从 而确定微乳液的稳定范围。 1 ．3 纳米Z n S 的制备 称取表面活性剂S D S 5 ．0 1 5 9 ，甲苯2 5 ．0 7 9 ，正戊 醇1 4 ．5 m L 组成混合液，待表面活性剂完全溶解后， 将一定体积0 ．1 m o l L 。1 的Z n N O ， 溶液和 0 ．5 m o l L “的N a ，s 溶液分别加到上述相同体积的 两混合液中，使得水与表面活性剂的物质的量之比 为1 0 ，磁力搅拌器上充分搅拌，得到澄清透明的微 乳液A 和B 。然后将A 和B 液迅速混合并不断搅 拌1 h ，陈化2 4 h 后，用V 丙酮V 无水乙醇 1 1 的混合液 破乳，离心分离1 0 m i n ，用乙醇洗涤沉淀多次，于 8 0 ℃的真空干燥箱干燥2 4 h 制得样品。 1 ．4 纳米Z n S 的表征 采用X 、P e r tP R OX 射线衍射仪对粉体进行x 射线衍射 X R D 分析，J S M 一6 3 8 0 L V 扫描电镜观察 产物的形貌。 2 试验结果和讨论‘ 2 ．1 表面活性剂和助表面活性剂对微乳液体系的 影响 助表面活性剂醇的加入将能取代部分表面活性 剂，对微乳液的形成有重要贡献。它可使界面膜的 有序排列被打乱，降低油水界面的张力，增强了微乳 液的空间位阻，从而增加了微乳液的膜强度，使制得 的纳米微粒粒径减小且稳定存在。然而醇在体系中 的含量超过一定极限会影响吸附膜的亲水一亲油平 万方数据 有色金属第6 2 卷 衡，反而又会降低界面膜的强度’6 1 ，所以醇的加入 量应有一个最佳值。 固定甲苯的加入量为5 m L ，将S D S 正戊醇的 质量比分别为1 9 ，2 8 ，3 7 ，4 6 ，5 5 ，6 4 ，7 3 ，8 2 ，9 1 与甲苯混合，搅拌均匀，向体系中滴加二次去 离子水，当体系由浊到清时，记录所用水的体积l ，。。 继续滴加二次去离子水，当体系由清到浊时，再次记 录所用水的体积E 。两个体积之差为该体系形成 稳定微乳液的范围。 不同S D S 和正戊醇的质量比与体系最大溶水 量的关系如图1 所示。由图1 可见，随着醇含量的 增加，微乳液体系的溶水量增大，体系的稳定性增 加。当S D S 和正戊醇的质量比为3 7 时体系有最 大的溶水量，再进一步增加醇的含量，体系的稳定性 反而降低，这和文献的结果相吻合。 研究发现。当S D S 和正戊醇质量比为7 3 ，8 2 ， 9 1 时，滴加水后体系立刻变得粘稠，整个体系呈胶 状，可判断其为液晶区”1 。这可能是由于表面活性 剂的侧向作用以及油、水的内聚作用较强，使表面活 性剂的亲水、亲油作用相对减弱，而热波动不足以破 坏界面的有序排列所造成的。 J 罢 咖 * 缒 袄 堪 图l表面活性剂和助表面活性剂对最大 溶水量的影响 F i g ．1 I n f l u e n c eo fs u r f a c t a n ta n da s s i s t a n to nm a x i m u m c o n t e n to fs o l u t i o n 2 ．2 油相含量对体系稳定性的影响 固定S D S 正戊醇的质量比为3 7 ，改变S D S 正戊醇甲苯的质量比，记录加水过程中体系由浊到 清和由清到浊的体积，确定油含量对微乳液稳定性 的影响，结果如图2 所示。 由图2 可见，当S D S 正戊醇与甲苯的质量比 为4 6 时，体系有最大的溶水量，说明此时形成的微 乳液体系最稳定。 2 ．3无机盐对微乳液体系稳定性的影响 由于离子型表面活性剂的电离，盐的加入会影 J g 、 由_ * 缝 议 稿 S D S 正戊醇与甲苯的质量比 图2S D S 正戊醇与甲苯的质量比对最大 增溶置的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fw e i g h tr a t i oo fS D S n - p e n t a n o l a n dt o l u e n eo nm a x i m u mc o n t e n to fs o l u t i o n 响微乳液体系的稳定性。固定表面活性剂与助表面 活性剂的质量比，改变表面活性剂和助表面活性剂 与油的比例，分别用二次去离子水和0 ．1 m o l L 。 的硝酸锌水溶液滴定，测定体系的最大溶水量，结果 如图3 所示。由图3 可见，用硝酸锌水溶液比用二 次去离子水体系的最大溶水量要小。这主要是因为 电解质的存在将破坏水溶液中的氢键，从而导致表 面活性剂的亲水性减弱，体系对水的增溶能力下降。 J 要 蜘 * 缒 略 S D S 正戊醇与甲苯的质量比 图3无机盐对最大增溶量的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fs a l to nm a x i m u mc o n t e n to fs o l u t i o n 2 ．4 X R D 分析 图4Z n S 样品的X R D 图谱 F i g ．4 T h eX R Dp a t t e r n so fZ n S 万方数据 第2 期李 红等S D s ／正戊醇／甲苯／水微乳液稳定性及纳米硫化锌制备 6 l 图5Z n S 微粒的S E M 照片 F i g ．5 S E Mp h o t o g r a p ho fZ n Sp a r t i c l e s 对样品进行X R D 测试，如图4 所示，在2 口分别 为2 8 ．8 6 。，4 7 ．5 1 。和5 6 ．8 9 。处有三个衍射峰，与标 准六方晶型Z n S 在 11 1 ， 2 2 0 ， 3 1 1 晶面所对应 参考文献 的2 8 ．5 8o ，4 7 ．6 l 。和5 6 ．4 5 。的特征衍射峰的峰位相 接近，因此可以说明所制备的样品为六方晶型 Z n S 7 | 。 2 ．5S E M 分析 图5 为纳米Z n S 的S E M 照片，由图5 可见，微 乳液法制备的纳米材料分散均匀，粒径易控制。 3结论 确定表面活性剂与助表面活性剂的质量比为3 7 ，m s D s 正虎醇／m 甲苯的比值为4 6 ，体系有最大的溶 水量，形成的微乳液体系最稳定。用盐溶液和纯水 作为水相时，微乳液体系的稳定性不同。当两种盐 的浓度不同时，可以更容易地制备Z n S 纳米微粒。 [ 1 ] 曹剑瑜，卢文庆，吴华强，等．反相微乳法制备纳米T i O 粒子及W 和反应物浓度对粒径的影响[ J ] ．南京师大学报， 2 0 0 5 ，2 8 2 5 8 6 3 ． [ 2 ] 王丽丽，贾光伟，许灞深．反相微乳液法制备纳米S i 0 2 的研究[ J ] ．无机化学学报，2 0 0 5 ，2 1 1 0 1 5 0 5 1 5 0 9 ． [ 3 ] 周富荣，郭晓洁，匡亚琴．反胶柬微乳液法制备纳米Z n O [ J ] ．应用化工，2 0 0 5 ，3 4 1 1 6 9 0 6 9 4 ． [ 4 ] 王长龙，杨志宏，聂基兰．O P - l O ／n C 。H ，O H ／e C 。H 。2 ／H O 体系W ／O 微乳液稳定条件[ J ] ．南昌大学学报，2 0 0 5 ，2 9 1 8 8 9 1 ． [ 5 ] 王国祥，吴名名，岳游．C T A B 甲苯- 正丁醇一水微乳液微结构的研究[ J ] ．湖南理工学院学报，2 0 6 ，1 9 1 7 0 7 2 ． [ 6 ] 吕燕飞，吴希俊，吴大雄，等．C T A B ／丁醇／庚烷／水四组分微乳液稳定性研究及B a F 2 纳米粉体制备[ J ] ．材料科学与工 程学报，2 0 0 6 ，2 4 2 1 9 6 1 9 9 ． [ 7 ] 徐甲强，刘艳丽，牛新书．纳米Z n S 的合成及其气敏性能研究[ J ] ．功能材料，2 0 0 2 ，3 3 4 4 2 5 4 2 9 ． S t a b i l i t yo fS D S ／N - P e n t a ro l ／T o l u e n e ／W a t e rM i c r o e m u l s i o n S y s t e ma n dS y n t h e s i so fZ n SN a n o - p a r t i c l e s L ／H c n g ‘，A NQ i 昭母n g 。 1 ．觑盯如“把o f 彪Ⅱ把砌Z 矗n c ea n d 死如肋如g y ，L i a o c h e n gU n 觇r s i t y ，￡如D 如P n g2 5 2 0 5 9 ，S h a n d o n g ，C h i n a ； 2 ．C 洲fC o n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n gD e p a r t m e n to fq i n g d a oT e c h n o l o g i c a lU n i v e r s i t y ，凡讧i o ，l2 7 3 4 0 0 ，S h a n d o n g ，C h i n a A b s t r a c t T h ef o r m a t i o ncfs t a b l em i c r o e m u l s i o ns y s t e mo fS D S ／n p e n t a n o l ／t o l u e n e ／w a t e ri si n v e s t i g a t e d ．．T h eo p t i m a l w e i g h tr a t i oo f s u r f a c t a n t a s s i s t a n ta n ds u r f a c t a n t a s s i s t a n t o i la r ec o n f i r m e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tw h e n S D S n - p e n t a n o l i s3 7 ，S D S n - p e n t a n o l t o l u e n ei s4 6 ，t h em i c r o e m u l s i o ns y s t e mh a sm a x i m u mc o n t e n to fw a t e r a n dt h em i c r o e m u l s i o ni ss t a b l ep h a s er e g i o n s ．Z n Sn a n o ．p a r t i c l e sa r ep r e p a r e dw i t ht h eo p t i m a lp a r a m e t e r , ．I t c o n f i r m e dt h a tm i c r o e m u l s i o ni sf i l le f f e c t i v em e t h o dt op r e p a r en a n o - p a r t i c l e sa tl ow t e m p e r a t u r e ． K e y w o r d s i n o r g a n i cn o n m e t a lm a t e r i a l ；Z n Sn a n o p a r t i c l e s ；m i c r o e m u l s i o n ；s u r f a c t a n t ；m a x i m u mc o n t e n t 万方数据