氟代烃流体中纳米颗粒的可控合成

摘要

本方法利用含氟表面活性剂和水在氟代烃中形成的反相微乳液，作为纳米颗粒合成的纳米反应器，从而合成纳米微粒。探索氟代烃流体新体系中纳米微粒的可控制备新方法。合成在氟代烃流体中溶解性高的含氟表面活性剂，并获得其在超临界流体中的主要物理性能参数，为超临界流体中催化新反应和高分子材料合成的进一步应用提供理论依据。通过改变反相微乳液中水与表面活性剂的摩尔比、表面活性剂类型和浓度等影响因素，构筑纳米反应器的结构和尺寸，从而达到最终控制纳米微粒的形貌、大小和性能的纳米颗粒导向合成，通过对合成过程中反应方式、纳米微粒的分离与纯化对纳米微粒性能的影响，优化纳米微粒合成工艺，为氟代烃流体纳米材料的合成奠定基础。基于以上思路，开展了以下的工作： 1.采用两种方法合成了四种琥珀酸酯磺酸钠盐类的表面活性剂：琥珀酸二正丁酯磺酸钠(DBSS)、琥珀酸二正戊酯磺酸钠(DPSS)、琥珀酸二正己酯磺酸钠(DHSS)和琥珀酸二正辛酯磺酸钠(DOSS)。使用不同氟取代程度和不同链长的氟代醇合成了四种可用于氟代烃介质中形成反相微乳液的类似AOT结构的含氟表面活性剂双(2,2,3,3,3-五氟-1-丙基)琥珀酸酯磺酸钠(di-CF2)、双(2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁基)琥珀酸酯磺酸钠(di-HCF3)、双(3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟-1-己基)琥珀酸酯磺酸钠(di-HCF5)和双(2，2，3，3-四氟-1-丙基)琥珀酸酯磺酸钠(di-HCF2)。产物经1HNMR和元素分析进行鉴定。 2.以静止法和重量分析法相结合测定了琥珀酸酯磺酸钠盐类表面活性剂在超临界二氧化碳(scCO2)和1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)流体中的溶解度。结果表明，表面活性剂在流体中的溶解度随流体温度、压力、流体极性以及表面活性剂所含烃链的长度的影响而改变。表面活性剂的溶解度随着流体压力和温度的升高而增大；表面活性剂在HFC-134a中的溶解度大约是在scCO2中的两倍；表面活性剂中所含烃链的长度越长，其在流体中的溶解度越小。通过测定表面活性剂在流体中的溶解度，优选在氟代烃中溶解度较高的表面活性剂，作为下一步形成微乳液的乳化剂。 3.用浊点压力法测定了琥珀酸酯磺酸钠盐类表面活性剂和含氟表面活性剂在HFC-134a中形成的微乳液在不同条件下的温度-压力相图。在scCO2和HFC-134a流体中，表面活性剂的相形为受温度、压力、水与表面活性剂的浓度比(W0)以及表面活性剂浓度的影响而变化。在相同温度下，浊点压力随着W0和表面活性剂浓度的增大而增大。表面活性剂的相形为在一定程度上与其所含烃链长度相关，烃链越长，在相同条件下，其浊点压力越高。另外，我们还发现在相同的表面活性剂浓度和W0条件下，表面活性剂在HFC-134a流体中的浊点压力会随着温度的升高而降低，这种现象与在scCO2中正好相反。 4.用微乳液法在HFC-134a流体中合成了硫化铜纳米颗粒，采用降压法分离纳米颗粒，并用有机溶剂和水对产品进行洗涤提纯，用透射电镜对纳米颗粒的形貌及粒径分布进行表征。结果表明，用微乳体系合成的纳米粒子的颗粒直径在其他条件相同的情况下与其水核的直径密切相关，水核的直径则取决于W0，产物颗粒的直径随W0的增大而明显增大。

目录

文摘

英文文摘

学位论文独创性声明及学位论文使用授权声明

第一章绪论

第二章表面活性剂的合成

第三章表面活性剂在超临界流体中溶解度和相行为的研究

第四章微乳液法在HFC-134a流体中合成CuS纳米颗粒

总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果