微乳液法

兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成乳液，在微泡中經成核、聚結、團聚、熱處理後得納米粒子。其特點粒子的單分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半導體納米粒子多用此法製備。微乳液是熱力學穩定、透明的水滴在油中(w/o)或油滴在水中(O/W )形成的單分散體系，其微結構的粒徑為5～70 nm，分為O/W 型和w/o(反相膠束)型兩種，是表面活性劑分子在油/水界面形成的有序組合體。1943年Schulman等在乳狀液中滴加醇，首次製得了透明或半透明、均勻並長期穩定的微乳液。

基本介紹

• 中文名：微乳液法
• 成分：表面活性劑、溶劑和水
• 套用：製備單分散納米粒子
• 功能：對粒徑和穩定性進行控制

組成

微乳液通常由表面活性劑、助表面活性劑、溶劑和水(或水溶液)組成。在此體系中，兩種互不相溶的連續介質被表面活性劑雙親分子分割成微小空間形成微型反應器，其大小可控制在納米級範圍，反應物在體系中反應生成固相粒子。由於微乳液能對納米材料的粒徑和穩定性進行精確控制，限制了納米粒子的成核、生長、聚結、團聚等過程，從而形成的納米粒子包裹有一層表面活性劑，並有一定的凝聚態結構。

微乳液法與傳統的製備方法相比，具有明顯的優勢和先進性，是製備單分散納米粒子的重要手段，近年來得到了很大的發展和完善。

形成機理

常用的表面活性劑有：雙鏈離子型表面活性劑，如琥珀酸二辛酯磺酸鈉(AOT)；陰離子表面活性劑，如十二烷基磺酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(DBS)；陽離子表面活性劑，如十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)；非離子表面活性劑，如TritonX 系列(聚氧乙烯醚類)等。常用的溶劑為非極性溶劑，如烷烴或環烷烴等。

將油、表面活性劑、水(電解質水溶液)或助表面活性劑混合均勻，然後向體系中加入助表面活性劑或水(電解質水溶液)，在一定配比範圍內可形成澄清透明的微乳液。

一般認為微乳液的形成機理是瞬時負界面張力機理。該機理可表述如下：油/水界面的張力在表面活性劑作用下降至1～10 mN/m，形成乳狀液，當加入助表面活性劑後，表面活性劑和助表面活性劑吸附在油/水界面上，產生混合吸附，油/水界面張力迅速降至10～ ～10～ mN/m，甚至產生瞬時負界面張力，所以體系將自發擴張界面，直至界面張力恢復為零或微小的正值而形成微乳液。如果液滴發生聚結，微乳液總界面面積縮小，又將產生瞬時界面張力，從而對抗微乳液滴的聚結。

特點

微乳膠束的結構處於動態平衡中，膠束間不斷碰撞而聚集成二聚體、三聚體。這些聚集體的形成會影響膠束直徑的單分散性，進而影響合成微粒粒徑的單分散性。同時，通過控制膠束及“水池”的形態、結構、極性、疏水性等，可望用分子規模控制納米粒子的大小、形態、結構及物性的特異性。

用該法製備納米粒子的實驗裝置簡單，能耗低，操作容易，具有以下明顯的特點：(1)粒徑分布較窄，粒徑可以控制；(2)選擇不同的表面活性劑修飾微粒子表面，可獲得特殊性質的納米微粒；(3)粒子的表面包覆一層(或幾層)表面活性劑，粒子間不易聚結，穩定性好；(4)粒子表層類似於“活性膜”，該層基團可被相應的有機基團所取代，從而製得特殊的納米功能材料；(5)表面活性劑對納米微粒表面的包覆改善了納米材料的界面性質，顯著地改善了其光學、催化及電流變等性質。