表面化學(xué)作業(yè)

1、表面活性劑在微粉制備中的應(yīng)用表面活性劑常被用于合成過程中，制備分散粒子或分散已合成的團聚的超細粒子。在液相介質(zhì)中，利用分散劑分散超細粒子的方法已得到廣泛研究。表面活性劑對于納米微粒的制 改性和保存都具有非常重要的作用。1表面活性劑分散微粒的機理超細微粒的團聚是由于范德華力的吸引而造成的，或由于使體系的總表面能趨于極小化的驅(qū)動力 引起的。表面活性劑的表面活性部分可表現(xiàn)為帶有正不帶電荷或呈現(xiàn)兩性。當(dāng)超細微粒中加入表面活性劑時，后者吸附在粒子的表面，以兩種方式提供粒子間的排斥力：一種是由靜電的排斥作用提供分散力，阻止粒子的團荷分布。當(dāng)表面A聚。粒子周圍存在雙電層，因而在粒子表面與溶液之間存在不等的電

2、,可以強化這種雙電層結(jié)構(gòu)，從而飛/ II活性劑分子吸附在粒子表面時燈分散的穩(wěn)定狀態(tài)。這種方法對于稀溶液和有極性的有機介質(zhì)是有效的，而對于電解質(zhì)溶液則對其濃- - i,1 ' I' X,il度的影響特別 敏感。這是因為濃度的變化可以導(dǎo)致雙電層的破壞，從而導(dǎo)致粒子的 |,它們的親水端擴團聚。另一種分散力是空間力 ，當(dāng)表面活性劑分子吸附在粒子表面時展到溶液中，并與溶液相互作用 。液體-表面 活性劑鏈相互作用是一種混合效應(yīng)，這種相互作用 增加體系的自由能并產(chǎn)生一個能量位壘，防止粒子靠近。當(dāng)粒子相互接近時，延伸到溶液中的表面活性劑鏈的運動受到限制并產(chǎn)生一個嫡減小的效應(yīng)。這種由表面活性劑所

3、產(chǎn)生的空間穩(wěn)定可發(fā)生在不存在電位壘的情況下?？臻g穩(wěn)定對于在水或2“水就糊I郴y1并對雜質(zhì)和少量的添加劑不太敏感?？臻g穩(wěn)定法在分散高濃度粒子時特別有效。納米級A 2 Q合成中的應(yīng)用(1)氣相合成法中的應(yīng)用納米Al 2 Q可以通 過氣相合成法來合成。氣相合成的初生粒子直徑在數(shù)納米左右，由于全部粒子在整個體系中處于浮游狀態(tài)，它們的布朗運動會使粒子相互碰撞凝聚。因 此，欲獲得直徑不大于幾十納米的粉用物理氣相法的真空蒸發(fā)體材料，就需要 加入少量的表面活性物質(zhì)，以防止初生的納米級粒子碰撞凝聚。冷凝法制備Al2 Q粉體時，將原材料真空蒸發(fā)后的蒸汽 冷凝在動態(tài)油液表面上, 這 樣 就 可 以 方 便 地 收

4、集 超 微 粉 體 產(chǎn) 物 。 現(xiàn)在已有相關(guān)的專用設(shè)備和裝置, 通過在油料中添加表面活性劑以盡可能減少粒子凝聚, 使所得粒子的粒徑分布很窄, 平均 2nm 。 用惰性氣體蒸發(fā)法制備納米級Al 2 O3 時 , 由于Al 2 O3 是難熔材料, 因而采用激光或電子束加熱方 法 。 原材料在加熱爐蒸發(fā)室可控蒸發(fā) , 同時由于氦氣進入 , 使熱分子流冷凝成納米團簇后又與之混合, 最后微粒懸浮在惰性氣體中成為稀的氣溶膠流, 然 后再冷卻至室溫。 此時 , 噴射入含有12十二烷基硫醇的表面活性劑霧滴, 這些團簇粒子既被擦洗凈化,同時又被收集在穩(wěn)定膠質(zhì)懸浮體收集室中。Al2 O3 超微粉還可以采用化學(xué)氣相

5、法制備, 如采 用 Al 2 O3 或 AlBr 3 - O 2 氧化反應(yīng)體系來制備，獲得的 粒徑在01加m以下。此外，也可采用金屬直接氧化來制備?，F(xiàn)已開發(fā)出金屬鋁粉直接氧化制備低價、高質(zhì)量丫- Al 2 Q球形超微 粉體的裝置。原料氣體與氧氣混合在燃燒器中形成煙焰, 所得的煙霧粒子經(jīng)過濾收集為產(chǎn)物粉體。(2) 液相合成法中的應(yīng)用液相法制粉體時, 一 般要多次水洗去除液相中殘余雜質(zhì)但水洗后粉體存在嚴重的團聚。 這時若用表面張力比水小的醇、 丙酮等有機溶劑取代殘 A留在2粒O之3015wm的片晶。的納 在納米微粒收集過程中的作用納米微 粒 的 表 面 活 性 使 它 們 很 容 易 團 聚 在

6、一 起 , 這給納米微粒的收集帶來很大水的困難米。 為了解決這級一問題, 無論是用物理方法還是化學(xué)方法制備納米粒子, 通常都采用分散在溶液超中進行收集,。 但即使是在溶液中, 納米微粒形成的懸浮液中的小微便微粒之間 , 仍可能因為庫侖力或范德華力而發(fā)生團聚。 為防止小顆粒的團聚可采用幾種措可粉減體可施：其一，用超聲力，從而使小微粒分散于分散劑中頻振蕩破壞團聚體中小微粒之間的庫侖力或范德華pH值比較小時,粒子表面形成Al - O 建，導(dǎo)致粒子 表面帶正電；當(dāng)p H值高時,粒子表面形成Al - O ,鍵，使粒子表面帶負電 ；如果p H值處于中間值,貝納米氧化物表面形成 Al - O H鍵, 力帔時

7、粒子呈電中/性。因而可選用異電離子或異電表面活性劑作反絮凝劑，使微粒表面形成雙電層，達到分用:目的。在表黑茴電荷為正時，平衡微粒表面電荷的有效離子為購性劑；其三，加入表面活性劑包裹微粒，使其吸附冰能接觸，從而 防止團聚體的產(chǎn)生。這種方法對于磁性納米顆粒的齊世粒子表面，形成微胞狀態(tài) 。由于活性劑的存在而產(chǎn)生了粒子間的排斥力，使得粒子間 明散制成磁性液體也是十分重要的 雁。3球磨法制備微粉中的應(yīng)用 電4在MgO粉和膠體石墨等；液體助磨劑包括各種表面活性劑和分散劑等 。糙 關(guān)于助磨劑的助磨作用原理有兩種學(xué)說。其一為吸附降低硬度學(xué)說”，該學(xué)說認為頻磨劑分子在顆粒上的吸附降低了顆粒表面能或引起近表面層晶

8、福的位錯遷移；還有一種學(xué)說為“礦漿流變學(xué)調(diào)節(jié)學(xué)說”，認為助磨劑通過調(diào)節(jié)礦漿的流變A!性質(zhì)和礦粒 的表面電性，降低礦漿的粘度，促進顆粒分散，從而提高礦漿的可流動1窟，阻止礦粒在研磨介質(zhì)及磨機襯板上的粘附及顆粒之間團聚。2H 在用球磨法制備 A12 03粉體時,可選用助磨劑有機硅類或三乙醇胺，后者的最佳用量為011 %。03表面活性劑與納米微粒表面修飾3增曲紀(jì)90年代中期，國際材料會議提出了納米微粒的表面曲新概念。近年來，納米微粒的表面 修飾已形成一個研 融域，通過研究，人們可以有更 多的自由度對納米微粒表瞰性，不但更深入認識納米微粒的基本物理效應(yīng)，而且M大了納米微粒 的應(yīng)用范圍。通過對納米微粒表面的 &，可以達 到以下目的：（1）改善或改變