文档介绍：微乳技术制备纳米催化剂
主讲：谢昕
成员：宋云龙、盛丽丽、王芳、王芬、王蛟霞、王剑波、颜飞、严允兵、叶志勇、叶晓丹、张晓初、周雪
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微乳液简介
有关微乳液的研究最早始于1930年，有人当时由于解决了油漆或石蜡体系的分散问题,从而获得了美国专利。微乳液的真正开拓性研究是始于Hoar和Schulman。1943年，他们向由阳离子表面活性剂所稳定的乳白色乳状液体系中加入一定量中等链长的醇时，体系立刻变得澄清透明。1959年,Schulman等正式提出了“微乳液”（Microemulsions）的概念。1985年,Leung等进一步定义了“微乳液”：两种相对不互溶的液体的热力学稳定、各向同性、透明或半透明的分散体系，体系中包含有由表面活性剂所形成的界面膜所稳定的其中一种或两种液体的液滴。
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乳状液与微乳液和胶束溶液性质的比较
性质
乳状液
微乳液
胶束溶液
透光性
不透明
透明或稍带乳光
透明
分散度
质点>100nm的多分散系，质点大小不均匀，显微镜甚至肉眼可见
质点约在10nm~100nm间，质点大小均匀，显微镜下不可见
胶束一般小于10nm，显微镜下不可见
稳定性
热力学不稳定体系，用离心机可分离
热力学稳定体系，用离心机不能分离
热力学稳定体系，不能分离
表面活性剂用量
用量少，一般不用助表面活性剂
用量多，常需用助表面活性剂
浓度大于cmc时自发形成
组成
三组分：表面活性剂、水与油
三组分：非离子型表面活性剂、水与油；
四组分：离子型表面活性剂、助表面活性剂、水与油
二组分：表面活性剂、水或油
界面张力
界面张力：几十mN·m-1
界面张力：10-2~10-4 mN·m-1
表面张力：一般小于40 mN·m-1
质点形状
一般为球形
球形
低浓度为球形，高浓度可为多种形状
与油、水的混溶性
O/W型与水混溶，W/O型与油混溶
与油、水在一定范围内可混溶并具有增溶作用
可增溶油或水直至最大增容量
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微乳液的增溶作用
增溶作用：在表面活性剂水溶液中，当其浓度达到临界浓度以后，一些不溶于或难溶于水的有机物的溶解度急剧增加的现象称为增溶作用（solubilization）。增溶作用实际上是被增溶物进入微乳胶束，而不是在溶剂中的溶解。被增溶物质在微乳胶束中能稳定存在是由于在水溶液中，从胶束表面到胶束内核，极性由大到小，各种不同极性大小的被增溶物质都可有适宜其溶解的微环境。
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微乳液
微乳液通常是由表面活性剂、助表面活性剂( 醇类) 、油(碳氢化合物)和水(电解质水溶液)组成的透明或半透明的、各向同性的热力学稳定体系。根据分散相与连续相的不同，微乳液的结构一般可分为三种:水包油型( O/W)、油包水型(W/O)和W/O/W或O/W/O油水双连续型。
油相一般为C6～C8 烷烃，如环己烷、庚烷、辛烷、异辛烷等；常用的表面活性剂有阴离子、阳离子、***及非离子表面活性剂。助表面活性剂一般为中等碳链的***或醇。
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微乳液制备方法
在微乳法制备纳米催化剂的过程中,首先需要配制热力学稳定的微乳体系。微乳制备应满足3个条件:在油水界面存在短暂的负界面张力;流动的界面膜;油分子和界面膜的联系和渗透。
Schulman 法：把油、表面活性剂和水混合均匀,然后向该乳液中滴加助表面活性剂形成微乳液
Shah 法；把油、表面活性剂和助表面活性剂混合为乳化体系,再向该乳化液中加入水,也可得到微乳液。
根据油和水的比例及其微观结构,可将微乳液分为正相( O/W)微乳液、反相(W/ O)微乳液和中间态的双连续相微乳液。其中反相(W/ O)微乳液在纳米催化剂制备中应用较为普遍。在反相(W/ O)微乳液中,水核被表面活性剂和助表面活性剂所组成的界面所包围,其大小可控制在几个或几十nm 之间,尺度小且彼此分离,故可以看做是一个“ 微型反应器” ,是理想的制备纳米催化剂的反应介质。
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微乳液理论模型
关于微乳液的形成，人们提出了许多理论和模型加以解释，其中较典型的为“瞬时负界面张力”模型，该理论认为：油/ 水界面张力在表面活性剂存在下将大大降低,一般为几十mN/ m, 但这只能形成普通乳状液。要想形成微乳液一般要加入助表面活性剂, 由于产生混合吸附,油/ 水界面张力迅速降低甚至产生瞬时负界面张力，但是负界面张力是不存在的,所以体系将自发扩张界面, 表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上, 直至界面张力恢复为零或微小的正值, 这种瞬时产生的负界面张力使