王　澍，陶曉林，王　杰

（黃山學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，安徽 黃山245041）

表面活性劑對(duì)銅溶膠合成影響的研究

王澍，陶曉林，王杰

（黃山學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，安徽 黃山245041）

利用不同的表面活性劑合成銅溶膠，并研究表面活性劑種類、濃度對(duì)銅溶膠合成的影響。結(jié)果表明，當(dāng)表面活性劑濃度處于臨界膠束濃度附近時(shí)，合成銅溶膠的尺寸最小，粒子分散度最好。

表面活性劑；銅溶膠；臨界膠束濃度

表面活性劑的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在主要包括日用化學(xué)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、石油、紡織、新型材料等方面［1］，具有一系列物理化學(xué)作用及相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用［2］，如潤(rùn)濕、乳化或破乳、洗滌、起泡或消泡以及增溶、抗靜電等。近年的研究表明，利用表面活性劑可以合成尺寸、性能可控的金屬溶膠［3，4］。而金屬溶膠由于其在光學(xué)材料［5］、光催化［6，7］、微電極反應(yīng)、貴金屬漿料［8，9］、生物工程及醫(yī)藥［10］、催化工業(yè)［11］和微電子工業(yè)［12］等方面的應(yīng)用而令人矚目。由于其光學(xué)、催化活性［13-16］等性能強(qiáng)烈依賴于金屬溶膠的尺寸和形態(tài)，所以很多學(xué)者致力于各種可控形貌的金屬溶膠的合成。但前人的研究更多是通過(guò)對(duì)金屬前驅(qū)體進(jìn)行改造［3，17］以及反應(yīng)體系酸堿環(huán)境的控制［17，18］得到各種可控形貌的金屬溶膠，而對(duì)于制備過(guò)程中來(lái)自表面活性劑的各種影響因素如表面活性劑種類、用量等方面的研究卻少見(jiàn)。本文擬采用不同類型的表面活性劑合成銅溶膠，并研究其種類、濃度對(duì)合成的銅溶膠尺寸、分散度等方面的影響。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)用試劑

聚乙二醇2000（PEG2000）（CP），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）K值（27.0-32.4），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

十六烷基三甲基氯化銨（CTAB）（AR），天津市博迪化工有限公司；

十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）（CP），上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；

硝酸銅（AR），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

抗壞血酸（AR），國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

30%雙氧水（AR），NaBH4，上海山浦化工有限公司；

實(shí)驗(yàn)用水為三重蒸餾水。

1.2表面活性劑臨界膠束濃度（CMC）的測(cè)定

依次配制一系列濃度的聚乙二醇2000 （PEG2000）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、十六烷基三甲基氯化銨（CTAB）、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）的溶液，測(cè)定其表面張力，利用各表面活性劑的表面張力-濃度圖來(lái)確定臨界膠束濃度（CMC）。

1.3銅溶膠的合成及性能表征

依次以上述濃度的4種表面活性劑為保護(hù)劑，濃度為1.0×10-3mol·L-1的Cu（NO3）2溶液為前驅(qū)體，使用0.355mol·L-1的抗壞血酸（VC）溶液為還原劑以合成銅溶膠。

使用DynaPro-MS800對(duì)合成的銅溶膠依次進(jìn)行粒子流體動(dòng)力學(xué)半徑和分散度的檢測(cè)。

2　結(jié)果和討論

2.1表面活性劑臨界膠束濃度（CMC）的測(cè)定

圖1　25℃下4種表面活性劑不同濃度溶液的表面張力

圖1給出了25℃下4種表面活性劑不同濃度溶液的表面張力，將曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)兩側(cè)的直線部分外延，相交點(diǎn)的濃度即為該條件下此表面活性劑的臨界膠束濃度。上述4種表面活性劑25℃時(shí)的臨界膠束濃度匯總于表1。

表1　25℃下4種表面活性劑的臨界膠束濃度

2.2銅溶膠的DLS表征

表2-表5分別給出了使用不同濃度的PEG2000、PVP、CTAB、SDBS 4種表面活性劑制備的銅溶膠的動(dòng)態(tài)光散射光譜數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，使用陰離子表面活性劑SDBS制備的銅溶膠的平均尺寸最小，均一性也最好，使用陽(yáng)離子表面活性劑CTAB制備的銅溶膠的平均尺寸最大，均一性也最差，非離子型表面活性劑PEG2000、PVP則介于兩者之間；同時(shí)，使用4種表面活性劑制備的銅溶膠的平均尺寸和均一性均很強(qiáng)地依賴其表面活性劑的濃度。即在表面活性劑臨界膠束濃度以下，隨著表面活性劑濃度的增大，制備的銅溶膠的平均尺寸逐漸減小，尺寸分布也逐漸均一；而在表面活性劑臨界膠束濃度以上，則正好相反，隨著表面活性劑濃度的增大，制備的銅溶膠的平均尺寸逐漸增大，均一也逐漸變差。

表2　不同濃度PEG2000制備的銅溶膠的動(dòng)態(tài)光散射光譜數(shù)據(jù)

表3　不同濃度PVP制備的銅溶膠的動(dòng)態(tài)光散射光譜數(shù)據(jù)

表4　不同濃度CTAB制備的銅溶膠的動(dòng)態(tài)光散射光譜數(shù)據(jù)

表5　不同濃度SDBS制備的銅溶膠的動(dòng)態(tài)光散射光譜數(shù)據(jù)

3結(jié)　論

綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用表面活性劑制備金屬溶膠時(shí)，可以根據(jù)使用的前驅(qū)體的種類，通過(guò)調(diào)整表面活性劑的種類、濃度以合成尺寸及均一度均可控的金屬溶膠。為今后科研工作者合成各種可控形貌的金屬溶膠提供了一種簡(jiǎn)單高效、價(jià)格低廉的新方法。

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責(zé)任編輯：胡德明

Research on the Influence of Surfactants on the Synthesis of Copper Colloids

Wang Shu，Tao Xiaolin，Wang Jie
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Huangshan University，Huangshan 245041，China）

In the paper，copper colloids are synthesized using different surfactants，and the influences of the type and concentration of the surfactants on the synthesis of copper colloids are explored.The results show that copper colloids exhibit the smallest size and the best dispersion when the concentration of the surfactants are near the critical micelle concentration.

surfactant；copper colloid；critical micelle concentration

O648.16

A

1672-447X（2016）03-0033-003

2016-01-10

安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（AH201310375051）；黃山學(xué)院自然科學(xué)研究項(xiàng)目（2011xkj014）。

王澍（1979-），安徽歙縣人，黃山學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院講師，研究方向?yàn)樘烊划a(chǎn)物提取與納米催化。