反相微乳液電導性的研究及納米電沉積層的制備.pdf

1、利用反相微乳液體系中的微乳顆粒為化學反應所提供的特殊環(huán)境作為“微反應器”或模板，可制備出各種結(jié)構(gòu)和形貌的納米材料。反相微乳制備技術(shù)實質(zhì)是利用納米水池相互碰撞進行物質(zhì)交換，從而實現(xiàn)化學反應制備納米微粒，因而這種合成方法只能合成相對獨立的納米顆粒，而不能在指定的基材表面原位生成具有納米特性的功能材料。電化學技術(shù)作為一種有效的合成和分析方法在能量轉(zhuǎn)換、生物、熔鹽和腐蝕科學等領(lǐng)域倍受關(guān)注。在電化學反應體系中，通常水溶液、有機溶液及熔融鹽被用作電

2、解質(zhì)。微乳液因為其極低的電導率而尚未被用于電沉積。 本文就反相微乳液中各組分對電導率的影響作了探討，分別以聚乙二醇辛基苯基醚(TritonX-100)或十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑，與正己烷、正己醇和水構(gòu)成反相微乳液。研究了水相氫離子濃度，表面活性劑，助表面活性劑濃度等對微乳液導電性能的影響。結(jié)果表明，增加水相氫離子濃度可大幅度提高反相微乳液的導電能力，當氫離子濃度由10-7molL-1增加到10molL-1時，

3、微乳液的導電率可提高2～3數(shù)量級；當水相H+濃度為10molL-1時，微乳液的電導率隨溶水量的增大而增大；水油體積比為0.3時，微乳液的電導率均達到了3000μScm-1。對于水相H+濃度為10molL-1的微乳液體系，TritonX-100含量對微乳液的電導率影響較大，電導率隨含量增加而增大；而CTAB含量對微乳液電導率的影響較小，電導率隨含量增加略有減小；助表面活性劑正己醇使非離子型反相微乳液的電導率下降，而使陽離子型反相微乳液的電

4、導率先增大，然后減小。 在微乳液電導率提高的基礎上，采用反相微乳液與電極(電子導體相)構(gòu)成一個特殊的電化學反應系統(tǒng)，在電極表面進行納米金屬的電沉積，采用掃描電子顯微鏡(SEM)，研究和表征該方法制備的納米材料的微觀形貌，并采用陰極極化和電化學阻抗譜(EIS)研究了微乳液中的電沉積行為。研究結(jié)果表明，微乳體系的電沉積過程與NiSO4水溶液體系有著很大的不同。電沉積過程中，NiSO4水溶液體系的陰極極化曲線呈現(xiàn)一個明顯的電流峰，微乳

5、液體系則沒有電流峰出現(xiàn)；電化學阻抗譜上，微乳液體系在高頻區(qū)范圍內(nèi)比NiSO4水溶液體系多一個感抗弧，且反應阻抗是NiSO4水溶液體系的近6倍。電沉積的鎳鍍層顆粒在納米尺寸范圍內(nèi)且分散均勻，納米鎳修飾電極具有比瓦特鎳鍍層高得多的表面活性且對氫有較好的催化性能，納米鎳修飾電極在7molL-1NaOH溶液中的電化學反應是吸附/氧化過程控制的。納米粒子的尺寸和形貌很大程度上受電解質(zhì)濃度和電沉積電流密度的影響。電解質(zhì)濃度越大，鎳納米顆粒尺寸越小；

6、電沉積電流密度越小，鎳納米顆粒尺寸越小。由此表明從微乳液中電沉積出具有不同尺寸和形貌的金屬納米粒子是可取的。 同時還將該種微乳液體系用于金的電沉積，得到顆粒尺寸約為100nm的納米粒子鍍層。該納米金鍍層在0.5molL-1H2SO4溶液中具有較好的析氫活性。改變微乳液水相中氯化金濃度和電沉積電流密度，所制備的不同的金納米鍍層電極對氫的析出具有不同的催化活性。當水相中添加的氯化金濃度越高，電沉積電流密度越小，電極的析氫活性越好。沉