氟代烴流體中納米顆粒的可控合成.pdf

1、本方法利用含氟表面活性劑和水在氟代烴中形成的反相微乳液，作為納米顆粒合成的納米反應(yīng)器，從而合成納米微粒。探索氟代烴流體新體系中納米微粒的可控制備新方法。合成在氟代烴流體中溶解性高的含氟表面活性劑，并獲得其在超臨界流體中的主要物理性能參數(shù)，為超臨界流體中催化新反應(yīng)和高分子材料合成的進一步應(yīng)用提供理論依據(jù)。通過改變反相微乳液中水與表面活性劑的摩爾比、表面活性劑類型和濃度等影響因素，構(gòu)筑納米反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和尺寸，從而達到最終控制納米微粒的形貌、

2、大小和性能的納米顆粒導(dǎo)向合成，通過對合成過程中反應(yīng)方式、納米微粒的分離與純化對納米微粒性能的影響，優(yōu)化納米微粒合成工藝，為氟代烴流體納米材料的合成奠定基礎(chǔ)。基于以上思路，開展了以下的工作： 1.采用兩種方法合成了四種琥珀酸酯磺酸鈉鹽類的表面活性劑：琥珀酸二正丁酯磺酸鈉(DBSS)、琥珀酸二正戊酯磺酸鈉(DPSS)、琥珀酸二正己酯磺酸鈉(DHSS)和琥珀酸二正辛酯磺酸鈉(DOSS)。使用不同氟取代程度和不同鏈長的氟代醇合成了四種可

3、用于氟代烴介質(zhì)中形成反相微乳液的類似AOT結(jié)構(gòu)的含氟表面活性劑雙(2,2,3,3,3-五氟-1-丙基)琥珀酸酯磺酸鈉(di-CF2)、雙(2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁基)琥珀酸酯磺酸鈉(di-HCF3)、雙(3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟-1-己基)琥珀酸酯磺酸鈉(di-HCF5)和雙(2，2，3，3-四氟-1-丙基)琥珀酸酯磺酸鈉(di-HCF2)。產(chǎn)物經(jīng)1HNMR和元素分析進行鑒定。 2.以靜止法和重量分析

4、法相結(jié)合測定了琥珀酸酯磺酸鈉鹽類表面活性劑在超臨界二氧化碳(scCO2)和1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)流體中的溶解度。結(jié)果表明，表面活性劑在流體中的溶解度隨流體溫度、壓力、流體極性以及表面活性劑所含烴鏈的長度的影響而改變。表面活性劑的溶解度隨著流體壓力和溫度的升高而增大；表面活性劑在HFC-134a中的溶解度大約是在scCO2中的兩倍；表面活性劑中所含烴鏈的長度越長，其在流體中的溶解度越小。通過測定表面活性劑在流體中的溶

5、解度，優(yōu)選在氟代烴中溶解度較高的表面活性劑，作為下一步形成微乳液的乳化劑。 3.用濁點壓力法測定了琥珀酸酯磺酸鈉鹽類表面活性劑和含氟表面活性劑在HFC-134a中形成的微乳液在不同條件下的溫度-壓力相圖。在scCO2和HFC-134a流體中，表面活性劑的相形為受溫度、壓力、水與表面活性劑的濃度比(W0)以及表面活性劑濃度的影響而變化。在相同溫度下，濁點壓力隨著W0和表面活性劑濃度的增大而增大。表面活性劑的相形為在一定程度上與其所

6、含烴鏈長度相關(guān)，烴鏈越長，在相同條件下，其濁點壓力越高。另外，我們還發(fā)現(xiàn)在相同的表面活性劑濃度和W0條件下，表面活性劑在HFC-134a流體中的濁點壓力會隨著溫度的升高而降低，這種現(xiàn)象與在scCO2中正好相反。 4.用微乳液法在HFC-134a流體中合成了硫化銅納米顆粒，采用降壓法分離納米顆粒，并用有機溶劑和水對產(chǎn)品進行洗滌提純，用透射電鏡對納米顆粒的形貌及粒徑分布進行表征。結(jié)果表明，用微乳體系合成的納米粒子的顆粒直徑在其他條件