微乳液和反相微乳液法在合成和制备纳米铁系化合物上的应用

JournalofGuizhouUniversity(NaturalScience)Vol.18No.2

May.2001

微乳液和反相微乳液法在合成和制备纳米铁系化合物上的应用

勾　华1　张朝平2　罗玉萍2　申德君2

(11贵州遵义高等师范专科学校化学系,遵义,563001;21贵州大学理工学院化学系,贵阳　550025)

Ξ

摘　要　对微乳液和反相微乳液法的基本原理、研究动态以及在合成和制备纳米铁系化合物上的应用进行了综评1

关键词　微乳液,反相微乳液,纳米铁,铁系化合物1000-5269(2001)02-0143-03中图分类号O61418;TB331　文献标识码A　文章编号　

纳米材料和技术的研究和应用已成为21世纪的热点研究领域,是材料科学最重要的研究方向之一1

现有的钠米材料和纳米结构材料的合成和制备方法通常可分为物理法和化学法,又分为气相法、固相法、液相法和纳米结构合成法1纳米铁和铁系金属以及化合物由于具有特殊的磁性、红外隐身和屏蔽效应、催化和巨磁阻效应;以巨磁电阻为原理的纳米结构器件在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头等方面将有重要应用前景;超细纳米的铁氧体粒子用莆聚糖分子包装,在水中溶解后注入肿瘤部位,癌细胞和磁性纳米粒子浓缩在一起,肿瘤完全被磁场封闭,通电加热,慢慢杀死癌细胞,而对健康细胞毫无损伤;纳米磁性粒子还可与抗癌药物一起在磁场导引下,定向到达病变部位,以充分发挥药物的功效并减少药物副作用1制备磁性纳米铁及铁系金属和化合物的化学法,用得多的有Sol-Gel[1-2],自组装技术[3],LB膜组装[4],软化学[5],原位复合[6],配位-沉淀[7],离子交换树脂模板[8]法等1微乳液和反相微乳液法是近年来发展起来的制备纳米微粒和纳米复合微粒的有效方法[9-12]1在制备和合成铁及铁系微粒以及化合物方面得到了广泛的应用1

1　原理

油包水微乳液反相胶束中以水池为纳米级空间,以此空间为反应器,可以合成1-100mm的纳米微粒,称为反相胶束微反应器[13],它是一个热力学稳定体系,有类似于生物细胞

的一些功能:自组装性、自复制性,故又称为智能微反应器1反胶团或微乳液有一个重要参

数:水核半径R,R与体系中H2O和表面活性剂的浓度和种类相关1令R=[W]/[O]([W]=[H2O],[0]=[有机表面活性剂]),则在一定范围内,R随W增大而增大1有人以R=10

作为反胶团和微乳液的分界限,P<10为反胶团,R>10为微乳液,其界限并不十分严格[14]

Ξ贵州省科学技术基金[99(3020)]和贵州大学科研基金(200111307)资助课题1

收稿日期:2001-03-10

作者简介:勾华(1960-),女,讲师1研究方向:纳米化学1

　・144・贵州大学学报(自然科学版)第18卷

1由于表面活性剂在溶液中可形成胶束、微乳、液晶、囊胞等自组装体,可将其看成为一个有机物模板,因此,既可以将其看成为一种模板合成技术,也可以将其看成为一种凝胶体系中的化学剪裁技术1在水核内进行化学反应制备纳米微粒时,由于反应被限制在水核内,最终得到的微粒径将受水核大小的限制1因此,控制水核半径的大小,是合成和制备纳米铁和铁系金属及其化合物的关键1

2　微乳液和反相微乳液体系的研究动态

微乳液体系是一个单相、热力学稳定、低黏度的油/水分散体系,其主要成分有表面活性剂、助表面活性剂、油(有机烷烃或环烷烃)、H2O1这些组分分散乳化成一体,形成的胶束不断地碰撞而聚集成二聚体和三聚体1由于它们的形成会影响胶束直径的单分散性,进而影响合成微粒的粒径的单分散性,因此,选择适宜的微乳液体系,并对它们的动力学行为、胶束行为、电导行为、分散行为,尤其是分散相的粒径分布规律与微粒粒径分布规律之间的依赖关系等进行研究是关键1同时,对微乳液体系可能形成的凝胶过程、表面活性剂的模板行为、大分子在微乳相中的自组装、自我复制等微观过程进行研究是控制微乳液体系的重要条件;作为反应器时,考察反应机理、胶团的微结构与微粒制备的选择性;从微乳液的电导律、粘度UV/Vis光谱XRD等的测量中找到与所制备微粒大小间的关系,都是尚待解决的课题1

3　微乳液和反相微乳液体系在制备纳米铁和铁系化合物上的应用

Lapez-Qulntela等[10]曾在AOT/庚烷/H2O的反胶团体系中,用NaBH4作还原剂还原FeCl2制备出了纳米Fe微粒1他们考察了R=[H2O]/[AOT]对Fe微粒粒径的影响,发现

体系中随水核半径的增大,制备的Fe粒子粒径也增大1当R=314nm时,所得Fe粒子半径为4nm;当R为4144nm时,Fe粒子半径为119nm等等1张岩等[15]用NaOH微粒,粒径在115nm左右1在AOT/H2O/正庚烷体系中,以反相微乳法,用NaBH4还原NiCl2,制备了纳米结晶Ni粒子;当用2∶1摩尔比分别制得FeCl3和NiCl2溶液的微乳胶束后,将其等量混合,得到溶有Fe3O4纳米微粒的无色、透明、稳定的乳液;在NiSO4反相胶束微乳液中通入NH3气,制得粒径为30nm的NiO超细微粒1用NiCl2和FeCl2制成反相微乳液,号NaBH4的微乳液混合反应,可制得粒径约30nm的Fe-Ni合金1具有高矫顽力的铁酸钡粉[16]及系列铁氧纳米微粒[17]也已制得1

纳米复合材料是一类具有特殊光学和电学性能、分散相尺寸在1-100nm之间的复合材料1纳米复合材料是研究材料结构和性能的基础,是合成高性能和多功能新型材料的关键技术1纳米复合铁和铁系化合物是一类以无机或有机聚合物为载体,而分散相粒子可以是Fe.Co.Ni等粒子或它们的纳米化合物粒子1利用储铁蛋白的纳米级空腔制备Fe3O4微料[3];采用中性的两端为极性头中间为疏水的表面活性剂为模板分子形成囊胞以后成Fe.Co.Ni的氧化物[18]1我们在这方面作了一些研究,先后用微乳液法制备了DBS包裹的铁微粒[19],粒径在120nm左右;Fe-Ni纳米复合微粒[20],粒径在30nm左右;及明胶蛋白包裹的磁性氧化铁微粒[21],粒径30nm1其矫顽力高达180Oe(奥斯特)1

微乳液和反相微乳液实际上是仿生、凝胶化学剪裁等技术的综合应用,它在制备和合成

第2期勾　华等:微乳液和反相微乳液法在合成和制备纳米铁系化合物上的应用　・145・

纳米材料上是既方便又快速的1但有许多基础理论方面的工作还需进一步探索,而将其用

在工业化方面更有许多工作要做1我们相信,通过科学工作者的不断努力和探索,定会取得更大的成就1

参考文献

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11　RamanNK,AndersonMT.BrinkerCJ[J].ChemMater,19968168212　张朝平,邓伟,胡林etal[J].应用化学,200017(3):24813　张朝平,邓伟,申德君etal[J].无机材料学报,2001No2

Theappliedofmicroemulsionandreversemicroemulsion

methodinpreparedforironandironseriescompunds

GuoHua1,ZhangChaopin2,LuoYipin2,ShengDejun2

(1.Departmentofchemistry,zhunyiHigherNormalTriningSchool,zhunyi563001;

2.DepartmentofchemistryincollegeofscienceandTechnology,GuizhouUniversity,Guiyang550025)

Abstract　Thebasicprincipleandresearchtrendsonmicroemulsionandreversemi2croemulsionmethodforpreparationofironandironseriescompunds.

Keywords　microemulsion,reversemicroemulsion,nanoparticleiron,ironseriescom2punds.