Получение наночастиц неорганических веществ с помощью микроэмульсий

Страница 1

Микроэмульсии, особенно типа «вода в масле», представляют интерес в качестве сред для синтеза неорганических частиц очень малого размера. Этот интерес обусловлен тем, что свойства перспективных материалов критическим образом зависят от их микроструктуры. Контроль размера, распределения по размерам и морфологии отдельных зерен или кристаллитов чрезвычайно важен для получения материалов с заданными свойствами. Химические реакции в микроэмульсиях используют как один из возможных путей получения тонкодисперсных частиц. В таблице 1 приведены примеры областей, в которых используется микроэмульсионный метод получения наночастиц. TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

Принцип применяемого метода очень прост. В простейшем случае двух растворимых в воде, но не растворимых в масле реагентов один из реагентов растворяется в микрокаплях воды микроэмульсии «вода в масле», а второй — в микрокаплях воды другой микроэмульсии «вода в масле». Затем две микроэмульсии смешиваются. Вследствие очень малого размера капельки принимают участие в броуновском движении. Они непрерывно сталкиваются, образуя димеры и другие агрегаты. Такие агрегаты имеют короткое время жизни и быстро распадаются на капли первоначального размера. В результате непрерывно протекающих процессов коалесценции и самопроизвольного диспергирования содержимое микрокапель воды микроэмульсий А и В равномерно распределяется по всем каплям, в которых и протекает реакция. Продукт реакции в конечном счете выпадает в осадок.

Таблица 1. Использование микроэмульсионных методов для получения тонкодисперсных неорганических веществ

Большинство работ было выполнено с использованием в качестве поверхностно-активного компонента биссульфосукцината натрия, поскольку микроэмульсии типа «вода в масле», образованные этим ПАВ, устойчивы в широкой области составов и состоят из монодисперсных капель. Размер капель, рассчитанный из простых геометрических соображений, пропорционален молекулярному соотношению вода/ПАВ. Это было подтверждено экспериментально методами светорассеяния. Действительно, размер капель можно в первом приближении рассчитать по уравнению

где г — гидродинамический радиус в нм.

Таким образом, очевидно, что размер капель можно задавать весьма просто, изменяя Wo. При этом допускается, что изолированные капли воды контролируют рост частиц. На самом деле ситуация оказывается несколько сложнее, поскольку в результате роста первичных капель индуцируются вторичные процессы, оказывающие влияние на конечный размер частиц. К таким процессам относятся оствальдово созревание и флокуляция.

Ниже приведены два примера получения неорганических частиц в микроэмульсиях «вода в масле», а именно, получение сульфида кадмия и платины.

Получение частиц CdS

На рис. 16 приведена схема получения частиц CdS по реакции

Наночастицы CdS могут использоваться для создания полупроводников. При этом особенно важно, чтобы частицы были предельно малого размера, поскольку свойства материалов сильно зависят от размеров кристаллитов.

Статьи и публикации:

Спорангии и спорогенез у древних высших растений
У многих древних высших растений спорангии образовывались верхушкой побега (как у мхов). Позже спорангии стали формироваться также на листьях, что и наблюдается почти у всех современных ныне живущих высших растений, за исключением мхов и ...

Выделительные ткани
Любая живая клетка изначально обладает функцией выведения веществ, при этом транспорт может идти как по градиенту концентрации, так и против градиента. Удаляться могут вещества, которые были синтезированы в клетке, и впоследствии будут ок ...

Смеси анионного ПАВ и полимера
Во многих технологиях одновременно используются поверхностно-активные вещества и водорастворимые полимеры. В таких случаях адсорбция на поверхностях контролируется взаимодействиями между ПАВ и полимером. Рассмотрим адсорбцию на полярной п ...