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形成于磷脂酰胆碱模板相的CdS纳米立方体

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【概述】

油水混合物在表面活性剂的作用下可以形成热力学稳定、光学透明的微乳液。舒尔曼假设自发形成是由于油水界面张力瞬时为零或负,并认为表面活性剂是必不可少的。油水表面活性剂体系自组装现象的关键参数是油水分离表面活性剂膜的自发曲率Ho。表面活性剂膜中表面活性剂分子的分子填料在有序结构中起着至关重要的作用。因此,使用的表面活性剂分子的分子几何形状是非常重要的。

【实验/操作方法】

Joachim Koetz等人研究了以磷脂酰胆碱(PC)为基质的反微乳液作为形成CdS纳米颗粒的模板相的表征和应用。通过核磁共振扩散测量,发现油角处的光学透明各向同性相为经典的油包水微乳液。由于水滴的尺寸很小,各向同性相具有牛顿流体的流动特性,DSC无法检测到足够体积的水。结果表明,该油包水微乳液可以成功地作为纳米反应器用于制备直径为4-5 nm的CdS纳米颗粒。在接下来的溶剂蒸发过程中,单个的小CdS纳米颗粒聚集成明显较大的立方纳米颗粒,边缘长度为20-40 nm,排列成清晰的马赛克状超分子结构。通过德国Linseis L81 热天平表征了干燥纳米颗粒复合材料的热稳定性,并与表面活性剂组分的热稳定性进行了比较。在十二烷基硫酸钠(SDS)的存在下纳米立方体可以在800 °C下保持稳定。这里必须说明的是,聚电解质阻止了这种有序超分子结构的形成。

【实验结果/结论】



图1 PC/SDS、异辛烷/己醇(9:1)和水在室温下的部分相图

 


 图2 PC/异辛烷/己醇/水体系的绝对扩散系数与溶剂重量分数的关系


 

图3 PC/异辛烷/己醇/水体系的扩散系数(D/D0)随溶剂重量分数的变化而减小


 

图4 与溶剂对比,微乳液在P1、P2、P3点(在图1中标出)的紫外-可见光谱


 图5 PC/SDS微乳液中产生的CdS颗粒在P1点的粒径分布(由动态光散射检测)

 

图6 PC/SDS微乳液溶剂蒸发后,在水中再分散的CdS纳米颗粒P3点的粒径分布(由动态光散射检测)

 

图7 PC/SDS微乳液溶剂蒸发后,在水中再分散的CdS纳米颗粒P3点的TEM显微图像

图8 分别加热双亲性组分SDS、PC和基于干燥后的PC(残留物1)与PC/SDS(残留物2)的微乳液至800 °C的质量损失(%)

图9 溶剂蒸发后再分散的CdS纳米颗粒加热至800 °C的TEM显微图像 

结论
      Joachim Koetz等人研究了以磷脂酰胆碱(PC)为基质的反微乳液作为形成CdS纳米颗粒的模板相的表征和应用。通过核磁共振扩散测量,发现油角处的光学透明各向同性相为经典的油包水微乳液。由于水滴的尺寸很小,各向同性相具有牛顿流体的流动特性,DSC无法检测到足够体积的水。结果表明,该油包水微乳液可以成功地作为纳米反应器用于制备直径为4-5 nm的CdS纳米颗粒。在接下来的溶剂蒸发过程中,单个的小CdS纳米颗粒聚集成明显较大的立方纳米颗粒,边缘长度为20-40 nm,排列成清晰的马赛克状超分子结构。通过热量表L81(Linseis)表征了干燥纳米颗粒复合材料的热稳定性,并与表面活性剂组分的热稳定性进行了比较。在十二烷基硫酸钠(SDS)的存在下纳米立方体可以在800 °C下保持稳定。这里必须说明的是,聚电解质阻止了这种有序超分子结构的形成。

【仪器/耗材清单】

Linseis L81 热天平

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