1、第三章第三章 納米材料的特異性質納米材料的特異性質 n3.1 納米材料的基本效應納米材料的基本效應 n3.2 納米材料的物理性質納米材料的物理性質 n3.3 納米材料的化學性質納米材料的化學性質 1 3.1 納米材料的基本效應納米材料的基本效應 n量子尺寸效應量子尺寸效應 n小尺寸效應小尺寸效應 n表面效應表面效應 n體積效應體積效應 n宏觀量子隧道效應宏觀量子隧道效應 n介電限域效應介電限域效應 3.1.1 量子尺寸效應量子尺寸效應 n當粒子尺寸降低到某一值時，金屬費米能級附近的電子能當粒子尺寸降低到某一值時，金屬費米能級附近的電子能 級由準連續變為分立能級和納米半導體微粒的能隙變寬的級由準

2、連續變為分立能級和納米半導體微粒的能隙變寬的 現象均稱為現象均稱為量子尺寸效應量子尺寸效應。 量子尺寸效應量子尺寸效應 n（1）原子模型與量子力學：能級的概念）原子模型與量子力學：能級的概念 n（2）納米顆粒）納米顆粒 n連續的能帶將分裂成分立的能級，能級間的間距隨顆粒尺寸連續的能帶將分裂成分立的能級，能級間的間距隨顆粒尺寸 減小而增大。減小而增大。 n量子尺寸效應的宏觀表現有：量子尺寸效應的宏觀表現有： n（1）導電金屬變為絕緣體）導電金屬變為絕緣體 n（2）磁矩的大小與顆粒中電子的奇偶數有關）磁矩的大小與顆粒中電子的奇偶數有關 n（3）比熱反常變化（）比熱反常變化（4）光譜線發生藍移）光譜

3、線發生藍移 3.1.2 小尺寸效小尺寸效應應(Small size effect) 由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質（光學、熱學、由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質（光學、熱學、 磁學、力學）的變化稱為小尺寸效應磁學、力學）的變化稱為小尺寸效應。 2021-6-217 小尺寸效應：蛾眼效應和太陽能電池板小尺寸效應：蛾眼效應和太陽能電池板 應用物理快報應用物理快報（APL），），92, 061112 (2008); n小尺寸效小尺寸效應的影響應的影響 n 1. 熱性質熱性質：臨界溫度臨界溫度或相或相變溫度會產生極大幅變溫度會產生極大幅 度的縮減變化度的縮減變化 n 2. 磁性：磁性：隨隨粒

4、粒徑減徑減少，少，(1) 單位單位磁化磁化強強度先增度先增后減后減，(2)磁有序磁有序 態態磁磁無無序序態態 n 3. 聲譜聲譜：增加敏感度，：增加敏感度，信號傳送信號傳送迅速不受迅速不受干擾干擾，提高信，提高信噪噪比比 n 4. 催化效催化效應應：光：光觸觸媒作用媒作用 n 5. 硬度：提高硬度：提高 n 6. 光吸收特性：光吸收特性：顯顯著增加著增加 n 7. 粒子波粒子波動動和量子和量子現現象象 n 8. 表面效表面效應應：活性高：活性高 3.1.3 表面效應（表面效應（surface effect） 是指納米粒子表面原子數與總原子數之比隨粒徑的變小而急是指納米粒子表面原子數與總原子數之

5、比隨粒徑的變小而急 劇增大后引起的性質上的變化。劇增大后引起的性質上的變化。 判定表面效判定表面效應應的指的指標標： (1)比表面比表面積積總總表面表面積積/總體積總體積 (2)比表面原子比表面原子數數表面原子表面原子總數總數/所有原子的所有原子的總數總數 納米顆粒中位于表面上的原子占相當大的比例，具有非納米顆粒中位于表面上的原子占相當大的比例，具有非 常高的比表面和表面能。常高的比表面和表面能。 表面原子數占全部原子數的比例和粒徑間的關系表面原子數占全部原子數的比例和粒徑間的關系 n表面表面效效應的影響應的影響： n (1) 熔熔點點降低降低 (2) 活性增加，改善催化效果活性增加，改善催化

6、效果 n (3) 燒結溫度燒結溫度降低，提升降低，提升燒結燒結速度速度 表面與界面效應的應用：壁虎的腳表面與界面效應的應用：壁虎的腳 n（a）壁虎腳的電子顯微鏡放大照片；）壁虎腳的電子顯微鏡放大照片； n（b）碳納米管陣列的電子顯微鏡放大照片；）碳納米管陣列的電子顯微鏡放大照片； n（c）一個（）一個（44）平方毫米的碳納米管陣列自吸附在垂）平方毫米的碳納米管陣列自吸附在垂 直玻璃的表面上懸掛一瓶約直玻璃的表面上懸掛一瓶約650克的瓶裝可樂飲料；克的瓶裝可樂飲料； n（d）一個（）一個（44）平方毫米的碳納米管陣列自吸附在垂）平方毫米的碳納米管陣列自吸附在垂 直的砂紙表面上懸掛一個金屬鋼圈。直

7、的砂紙表面上懸掛一個金屬鋼圈。 表面與界面效應的應用：壁虎的腳表面與界面效應的應用：壁虎的腳 3.1.4 體積效應（體積效應（Volume effect） 由于納米粒子體積極小，所包含的原子數很少，相由于納米粒子體積極小，所包含的原子數很少，相 應的質量極小。因此，許多現象就不能用通常有無限個應的質量極小。因此，許多現象就不能用通常有無限個 原子的塊狀物質的性質加以說明，這種特殊的現象通常原子的塊狀物質的性質加以說明，這種特殊的現象通常 稱之為體積效應。稱之為體積效應。 3.1.5 宏觀量子隧道效應宏觀量子隧道效應 n微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。近年來發現，微觀粒子具有貫穿勢壘的能

8、力稱為隧道效應。近年來發現， 像微顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量等一些宏像微顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量等一些宏 觀量亦具有隧道效應，故稱其為宏觀量子隧道效應。觀量亦具有隧道效應，故稱其為宏觀量子隧道效應。 宏觀量子隧道效應宏觀量子隧道效應 3.1.6 介電限域效應介電限域效應 介電限域效應是納米微粒分散在異質介質中由于界介電限域效應是納米微粒分散在異質介質中由于界 面引起的體系介電效應增強的現象。這種效應主要來源于面引起的體系介電效應增強的現象。這種效應主要來源于 微粒表面和內部局域場的增強。微粒表面和內部局域場的增強。 3.2.2 特殊的光學性質特殊的光學性質 1. 金納

9、米粒子的紅色效應金納米粒子的紅色效應 2. 隱形涂料隱形涂料 3.蛾眼效應蛾眼效應(moth eye effect) 3.2 納米材料的物理性質納米材料的物理性質 3.2.1 具有很高的活性具有很高的活性 3.2.2 特殊的光學性質特殊的光學性質 4.光子晶體（光子晶體（photonic crystals） (1) 指物質的幾何結構呈特殊的周期性排列，可以選擇性指物質的幾何結構呈特殊的周期性排列，可以選擇性 地反射可見光地反射可見光 (2) 蝴蝶翅膀蝴蝶翅膀 3.2 納米材料的物理性質納米材料的物理性質 5. 納米微粒的發光納米微粒的發光 象鼻蟲使身體呈現寶石般色彩的方法有所不同，象鼻蟲使身體

10、呈現寶石般色彩的方法有所不同， 它身體上的它身體上的“寶石寶石”斑點是由光子晶體構成的斑點是由光子晶體構成的 甲蟲有時也被稱為甲蟲有時也被稱為“活著的寶石活著的寶石”，一些甲蟲物種具有不，一些甲蟲物種具有不 同的彩虹閃光色彩，由光子晶體和奇特的光色反射效果可同的彩虹閃光色彩，由光子晶體和奇特的光色反射效果可 形成的令人預料不到的視覺效果，可以與寶石相媲美。形成的令人預料不到的視覺效果，可以與寶石相媲美。 三維晶體 具有光子晶具有光子晶體結構體結構的蝴蝶翅膀的蝴蝶翅膀 納米材料的以下特點導致其發光不同于常規材料：納米材料的以下特點導致其發光不同于常規材料： 1）由于顆粒很小，出現量子限域效應，界

11、面結構的無序）由于顆粒很小，出現量子限域效應，界面結構的無序 性使激子、特別是表面激子很容易形成，因此容易產生激性使激子、特別是表面激子很容易形成，因此容易產生激 子發光帶；子發光帶； 2）界面體積大，存在大量的缺陷，從而使能隙中產生許）界面體積大，存在大量的缺陷，從而使能隙中產生許 多附加能級；多附加能級； 3）平移周期被破壞，在）平移周期被破壞，在K空間常規材料中電子躍遷的選擇空間常規材料中電子躍遷的選擇 定則可能不適用，晶體場不對稱；定則可能不適用，晶體場不對稱； 4）雜質能級）雜質能級-雜質發光帶處于較低能量位置，發光帶比雜質發光帶處于較低能量位置，發光帶比 較寬。較寬。 當納米微粒的

12、尺寸小到一定當納米微粒的尺寸小到一定 值時可在一定波長的光激發值時可在一定波長的光激發 下發光。下發光。 圖所示的為室溫下，紫外光圖所示的為室溫下，紫外光 激發引起的納米硅的發光譜。激發引起的納米硅的發光譜。 藍移藍移 Different samples of CdSe nanocrystals in toluene solution 3.2.3 特殊的熱學性質特殊的熱學性質 納米微粒的熔點、開始燒結溫度和晶化溫度均比常規粉納米微粒的熔點、開始燒結溫度和晶化溫度均比常規粉 體低很多。體低很多。 金屬納米顆粒表面上的原子十分活潑。金屬納米顆粒表面上的原子十分活潑。 （1）熔點下降的原因）熔點下降

13、的原因 （2）燒結溫度降低原因）燒結溫度降低原因 （3）比熱容的增加）比熱容的增加 （4） 熱膨脹系數的增加熱膨脹系數的增加 （5）熱穩定性）熱穩定性 一些納米晶體與多晶體比熱容實驗值的比較一些納米晶體與多晶體比熱容實驗值的比較 2021-6-2129 3.2.4 特殊的磁學性質特殊的磁學性質 蜜蜂腹部的磁性納米顆粒，蜜蜂腹部的磁性納米顆粒，G G代表磁性顆粒。代表磁性顆粒。 對地磁場的準確定位，磁偏角和磁傾角？對地磁場的準確定位，磁偏角和磁傾角？ 人類大腦中平均含有人類大腦中平均含有20微克（約微克（約500萬粒）萬粒） 的磁性納米粒子的磁性納米粒子 與進化，成長，某些腦功能的關系？與進化，

14、成長，某些腦功能的關系？ 石鱉齒舌中含有大量石鱉齒舌中含有大量 一維納米磁性絲一維納米磁性絲 一維納米絲的絲由許多磁性柱構成，柱內是單疇粒子的集合。一維納米絲的絲由許多磁性柱構成，柱內是單疇粒子的集合。 其生物功能未必只是加強齒舌的耐磨性。其生物功能未必只是加強齒舌的耐磨性。 有趣的是，它具有天然的納米絲生長模板有趣的是，它具有天然的納米絲生長模板 生物礦化的牙齒內部有機纖維組織網絡成為納米絲生生物礦化的牙齒內部有機纖維組織網絡成為納米絲生 長模板。圖為其模板截面及磁性材料在其內形成過程。長模板。圖為其模板截面及磁性材料在其內形成過程。 宇航員頭盔的密封是納米磁性材料的宇航員頭盔的密封是納米磁

15、性材料的 最早重要應用之一最早重要應用之一-磁性液體磁性液體 ppp mmlms 0 0 順磁質順磁質 抗磁質抗磁質 軌道角動量軌道角動量 對應的磁矩對應的磁矩 自旋角動量自旋角動量 對應的磁矩對應的磁矩 無外磁場時，分子的各種磁矩矢量和為零，稱為無矩分無外磁場時，分子的各種磁矩矢量和為零，稱為無矩分 子，由無矩分子組成的磁介質是抗磁質。有外磁場時，抗子，由無矩分子組成的磁介質是抗磁質。有外磁場時，抗 磁質使外磁場減弱。磁質使外磁場減弱。 pm 0 鐵磁質鐵磁質 磁疇磁疇 各個磁疇方向不同，無外場時，介質整體上不顯磁性。各個磁疇方向不同，無外場時，介質整體上不顯磁性。 有外磁場時，磁疇壁移動，

16、在易于磁化的方向，磁疇的有外磁場時，磁疇壁移動，在易于磁化的方向，磁疇的 體積增大，整體對外顯磁性。體積增大，整體對外顯磁性。 在外磁場作用下鐵磁質可以使外磁場顯著加強。在外磁場作用下鐵磁質可以使外磁場顯著加強。 2021-6-2137 順磁質順磁質 抗磁質抗磁質 鐵磁質鐵磁質 軟磁材料軟磁材料 硬磁材料硬磁材料 矩磁材料矩磁材料 磁介質磁介質 按磁化方向與外磁場按磁化方向與外磁場 方向是否一致，即能方向是否一致，即能 否加強外磁場劃分否加強外磁場劃分 H B O S S Hc Br 不同于順磁質與抗磁質，鐵磁質存在磁滯回線。不同于順磁質與抗磁質，鐵磁質存在磁滯回線。 根據磁滯回線的形狀不同分

17、為軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料。根據磁滯回線的形狀不同分為軟磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 r B c H - 剩磁剩磁 - 矯頑力矯頑力 B H 軟磁材料軟磁材料 特點：磁導率大、矯頑力小特點：磁導率大、矯頑力小 、容、容 易磁化也容易退磁易磁化也容易退磁 、磁滯回線包、磁滯回線包 圍面積小、圍面積小、 磁滯損耗小磁滯損耗小 B H 特點：剩余磁感應強度大、矯頑力特點：剩余磁感應強度大、矯頑力 大、不容易磁化、也不容易退磁大、不容易磁化、也不容易退磁 磁滯回線寬。磁滯回線寬。 磁滯損耗大矯頑力大，意味著磁化磁滯損耗大矯頑力大，意味著磁化 后剩余磁感應強度很大，稱為永磁后剩余磁感應強度很大，稱為

18、永磁 鐵。記憶元件。鐵。記憶元件。 硬磁材料硬磁材料 B H 矩磁材料矩磁材料 特點：磁滯回線呈矩形狀特點：磁滯回線呈矩形狀 應用：作計算機中的記憶元件，應用：作計算機中的記憶元件， 磁化時極性的反轉構成了磁化時極性的反轉構成了“0”與與 “1” 陶瓷具有塑性應具有兩個條件：陶瓷具有塑性應具有兩個條件： 1）較小的粒徑；）較小的粒徑； 2）快速的擴散途徑（增強的晶格、晶界擴散能力）。）快速的擴散途徑（增強的晶格、晶界擴散能力）。 如：如：ZrO2/Al2O3陶瓷等，其出現超塑性的臨界尺寸為陶瓷等，其出現超塑性的臨界尺寸為 200-500 nm，界面占體積百分數，界面占體積百分數0.5-1%。

19、當擴散速率當擴散速率形變速率形變速率 體現塑性體現塑性 擴散速率擴散速率形變速率形變速率 體現脆性體現脆性 3.2.5 特殊的力學性質特殊的力學性質 n納米陶瓷增韌原理：納米陶瓷增韌原理： 超延展性超延展性 3.2.6 特殊的電學性質特殊的電學性質 n金屬納米顆粒材料的電阻增大與臨界尺寸現象歸金屬納米顆粒材料的電阻增大與臨界尺寸現象歸 因于小尺寸效應。因于小尺寸效應。 3.3 納米材料的化學性質納米材料的化學性質 n3.3.1 吸附吸附 n1、 物理吸附物理吸附 n吸附劑與吸附相之間是以范德瓦耳斯力之類較弱的物理吸附劑與吸附相之間是以范德瓦耳斯力之類較弱的物理 力結合。力結合。 n2、 化學吸

20、附化學吸附 n吸附劑與吸附相之間是以化學鍵強結合。吸附劑與吸附相之間是以化學鍵強結合。 n（1）非電解質的吸附）非電解質的吸附 n（2）電解質吸附）電解質吸附 雙電層 雙電層 n3.3.2 納米微粒的分散與團聚納米微粒的分散與團聚 n1、微粒的團聚、微粒的團聚 n顆粒是否發生團聚主要由以下兩個因素決定：顆粒是否發生團聚主要由以下兩個因素決定： n（1）當范德華力的吸引作用大于雙電層之間的排斥作用時）當范德華力的吸引作用大于雙電層之間的排斥作用時 粒子發生團聚。粒子發生團聚。 n（2）團聚的產生還必須考慮懸浮液中電介質的濃度和溶液）團聚的產生還必須考慮懸浮液中電介質的濃度和溶液 中粒子化學價等因

21、素。中粒子化學價等因素。 n3.3.2 納米微粒的分散與團聚納米微粒的分散與團聚 n2、微粒的分散、微粒的分散 n納米微粒表面的活性使它們容易形成尺寸較大的團聚體。這納米微粒表面的活性使它們容易形成尺寸較大的團聚體。這 給納米微粒的收集帶來很大的困難。給納米微粒的收集帶來很大的困難。 n為了防止小顆粒的團聚可采用下面幾種措施：為了防止小顆粒的團聚可采用下面幾種措施： n1）加入反絮凝劑形成雙電層）加入反絮凝劑形成雙電層 n2）加表）加表(界界)面活性劑包裹微粒面活性劑包裹微粒 3、表面活性劑分類表面活性劑分類 其其性質之差異主要取決于親水和親油基團的性質特別性質之差異主要取決于親水和親油基團的

22、性質特別 是親水基團的性質是親水基團的性質。 1.離子型 2.非離子型 陽離子型 陰離子型 兩性型 表面活性劑 常用表面活性劑類型常用表面活性劑類型 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑 RCOONa羧酸鹽 R-OSO3Na 硫酸酯鹽 R-SO3Na磺酸鹽 R-OPO3Na2磷酸酯鹽 常用表面活性劑類型常用表面活性劑類型 陽離子表面活性劑 R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 | R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 | R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 | R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH3 常用表面活性劑類型常用表面活性劑類型 兩性表面活性劑 R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸氨基

23、酸 型型 CH3 | R-N+-CH2COO-甜菜堿型甜菜堿型 | CH3 常用表面活性劑類型常用表面活性劑類型 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚 非離子表面活性劑 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺聚氧乙烯烷基胺 R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧乙烯醚 R-CONH(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基酰胺聚氧乙烯烷基酰胺 R-COOCH2(CHOH)3H 多元醇型多元醇型 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH 烷基酚聚氧乙烯醚烷基酚聚氧乙烯醚 非離子表面活性劑 R2N-(C2H4O)nH 聚氧乙烯烷基胺聚氧乙烯烷基胺 R

24、-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇脂肪醇聚氧乙烯醚聚氧乙烯醚 一些特殊類型的表面活性劑一些特殊類型的表面活性劑 1）氟表面活性劑氟表面活性劑 是指表面活性劑碳氫鏈中的氫原子被氟原子所取代。其特是指表面活性劑碳氫鏈中的氫原子被氟原子所取代。其特 點是：點是： 當憎水基的碳數相同，親水基的分子相同時，其憎水憎當憎水基的碳數相同，親水基的分子相同時，其憎水憎 油性均比碳氫鏈強；油性均比碳氫鏈強； 表面活性很高，不但會顯著降低水的表面張力，也能降表面活性很高，不但會顯著降低水的表面張力，也能降 低其他有機溶劑的表面張力；低其他有機溶劑的表面張力； 一些特殊類型的表面活性劑一些特殊類型的表面活性劑 1

25、）氟表面活性劑氟表面活性劑 化學性質極其穩定，耐強酸、強堿、高溫，與強氧化劑化學性質極其穩定，耐強酸、強堿、高溫，與強氧化劑 不起作用。可作鍍鉻槽中的鉻酸霧防逸劑，作油類火災不起作用。可作鍍鉻槽中的鉻酸霧防逸劑，作油類火災 的滅火劑，作防水、防油的紡織品、紙張及皮革的表面的滅火劑，作防水、防油的紡織品、紙張及皮革的表面 涂敷劑。如涂敷劑。如 323223 68 C FC FC O O K ,C FC FC F SO N a 一些特殊類型的表面活性劑一些特殊類型的表面活性劑 2）硅表面活性劑硅表面活性劑 其特點是憎水性突出、表面活性高，可作拒水處理劑和消其特點是憎水性突出、表面活性高，可作拒水處

26、理劑和消 泡劑。如硅油、硅樹脂（玻璃膠的主要成分）。泡劑。如硅油、硅樹脂（玻璃膠的主要成分）。 3）高分子表面活性劑高分子表面活性劑 屬天然高分子物質，可用于食品工業、水處理、制藥等。屬天然高分子物質，可用于食品工業、水處理、制藥等。 可分為離子型（如海藻酸鈉、殼聚糖（陽離子型）、甲可分為離子型（如海藻酸鈉、殼聚糖（陽離子型）、甲 基纖維素（非離子型）、水溶性蛋白質（如蛋清）。基纖維素（非離子型）、水溶性蛋白質（如蛋清）。 4）生物表面活性劑生物表面活性劑 是由生物體系新陳代謝產生的兩親化合物，其親水基主要是由生物體系新陳代謝產生的兩親化合物，其親水基主要 有磷酸根、多羥基基團，憎水基由脂肪烴

27、鏈構成。其應有磷酸根、多羥基基團，憎水基由脂肪烴鏈構成。其應 用前景廣闊。用前景廣闊。 表面活性劑溶液表面吸附的作用表面活性劑溶液表面吸附的作用 表面活性劑在生產實際中的應用可概括為以下兩方表面活性劑在生產實際中的應用可概括為以下兩方 面：面： （1）降低液體的表面張力使增加界面的過程更易進）降低液體的表面張力使增加界面的過程更易進 行。行。 （2）形成緊密的吸附層或吸附膜。）形成緊密的吸附層或吸附膜。 膠束膠束(micelle)(micelle) 溶解在水中達一定濃度時，其非極性部分會溶解在水中達一定濃度時，其非極性部分會 自相結合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基自相結合，形成聚集體，使憎

28、水基向里、親水基 向外，這種多分子聚集體稱為膠束。向外，這種多分子聚集體稱為膠束。 隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可 呈現棒狀、層狀或球狀等多種形狀。呈現棒狀、層狀或球狀等多種形狀。 臨界膠束濃度臨界膠束濃度(critical micelle (critical micelle concentration)concentration) 增溶作用增溶作用 增溶作用增溶作用非極性有機物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉非極性有機物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉 等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，

29、這稱為增溶 作用。作用。 增溶方式增溶方式（1）增溶于膠束內部；（）增溶于膠束內部；（2）形成柵欄結構；）形成柵欄結構； （3）增溶于膠束的極性基之間；（）增溶于膠束的極性基之間；（4）被吸附于膠束表面。）被吸附于膠束表面。 影響增溶作用的因素影響增溶作用的因素：（1）表面活性劑結構；（）表面活性劑結構；（2）增溶物）增溶物 的結構；（的結構；（3）無機鹽效應；（）無機鹽效應；（4）溫度的影響。）溫度的影響。 增溶的應用增溶的應用：（1）乳液聚合；（）乳液聚合；（2）注水驅油；（）注水驅油；（3）去污）去污 反膠束反膠束 反膠束的結構特征反膠束的結構特征是是： （1）親水基朝內形成內核，憎水基

30、朝）親水基朝內形成內核，憎水基朝 外構成外層，與正常膠束相反；（外構成外層，與正常膠束相反；（2）聚集數和尺寸均較小，）聚集數和尺寸均較小， 形狀主要為球形；（形狀主要為球形；（3）表面活性劑中極性基的性質在締合過）表面活性劑中極性基的性質在締合過 程中起主要作用，離子型活性劑通常形成較大的反膠束。程中起主要作用，離子型活性劑通常形成較大的反膠束。 反膠束的應用反膠束的應用： （1）干干洗洗 （2）萃取蛋白質萃取蛋白質 （3）制備超細粉末制備超細粉末 囊泡囊泡 囊泡的結構囊泡的結構：外殼由兩個兩親分子尾對尾地結合所組成，內：外殼由兩個兩親分子尾對尾地結合所組成，內 層由微水相組成。層由微水相組

31、成。 囊泡的大小囊泡的大小：一般以單室囊泡和多室囊泡存在，大小在：一般以單室囊泡和多室囊泡存在，大小在 30100nm。 囊泡的形狀囊泡的形狀：一般以球型、橢球型或扁球型存在。：一般以球型、橢球型或扁球型存在。 n囊泡的性質囊泡的性質 穩定性穩定性 自發形成的囊泡一般為穩定體系，但囊泡分散液一自發形成的囊泡一般為穩定體系，但囊泡分散液一 般只具有暫時的穩定性，多室囊泡越大越穩定。般只具有暫時的穩定性，多室囊泡越大越穩定。 包容性包容性 可按照溶質的極性不同把它們包容在不同的部位。可按照溶質的極性不同把它們包容在不同的部位。 囊泡的這種特性使其具有同時運載水溶性和非水溶性物囊泡的這種特性使其具有

32、同時運載水溶性和非水溶性物 質的能力，在藥物輸送方面有提高藥效的作用。質的能力，在藥物輸送方面有提高藥效的作用。 囊泡研究的應用囊泡研究的應用 （1）生物膜（）生物膜（2）藥物載體）藥物載體 （3）反應微環境）反應微環境 親水親油平衡親水親油平衡(hydrophile-lipophile balance) 對非離子型的表面活性劑，對非離子型的表面活性劑，HLBHLB的計算公式為：的計算公式為： HLB值= 親水基質量 親水基質量+憎水基質量 100/5 表面活性劑的重要作用表面活性劑的重要作用 1.潤濕作用潤濕作用 2.起泡作用起泡作用 1）降低氣）降低氣液界面張力，使泡沫體系穩定。液界面張力

33、，使泡沫體系穩定。 2）在液膜上形成雙層吸附。）在液膜上形成雙層吸附。 3）表面活性劑的親油基相互吸引、拉緊，使吸附層的強）表面活性劑的親油基相互吸引、拉緊，使吸附層的強 度提高。度提高。 4）離子型表面活性劑因電離而使泡沫荷電，其相互斥力）離子型表面活性劑因電離而使泡沫荷電，其相互斥力 阻礙了表面活性劑的接近和聚集。阻礙了表面活性劑的接近和聚集。 表面活性劑的重要作用表面活性劑的重要作用 表面活性劑的重要作用表面活性劑的重要作用 3.乳化作用乳化作用 4.洗滌作用洗滌作用 A.水的表面張力大，對油污潤濕性能水的表面張力大，對油污潤濕性能 差，不容易把油污洗掉。差，不容易把油污洗掉。 B.加入

34、表面活性劑后，憎水基團朝向加入表面活性劑后，憎水基團朝向 織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐 步脫離表面。步脫離表面。 C.污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后 被去除，潔凈表面被活性劑分子占領。被去除，潔凈表面被活性劑分子占領。 n3.3.3 納米微粒的表面活性與催化性能納米微粒的表面活性與催化性能 n1 、表面活性、表面活性 n隨著納米微粒粒徑減小，比表面積增大，表面原子數增多隨著納米微粒粒徑減小，比表面積增大，表面原子數增多 及表面原子配位不飽和，形成大量的懸鍵和不飽和鍵等，及表面原子配位不飽和，形成大量的懸鍵和不飽和鍵等， 使得納米

35、顆粒具有很高的表面活性，這是有利于化學反應使得納米顆粒具有很高的表面活性，這是有利于化學反應 的。的。 n目前，關于納米粒子的催化劑有以下幾種：目前，關于納米粒子的催化劑有以下幾種： n一、金屬納米粒子催化劑，主要以貴金屬為主，如一、金屬納米粒子催化劑，主要以貴金屬為主，如Pt，Rh， Ag，Pd，非貴金屬還有，非貴金屬還有Ni，Fe，Co等。等。 n二、以氧化物為載體把粒徑為二、以氧化物為載體把粒徑為110nm的金屬粒子分散到這的金屬粒子分散到這 種多孔的襯底上。襯底的種類很多，有氧化鋁、氧化硅、氧種多孔的襯底上。襯底的種類很多，有氧化鋁、氧化硅、氧 化鎂、氧化鈦、沸石等。化鎂、氧化鈦、沸石等。 n三、碳化鎢、三、碳化鎢、-A12O3，-Fe2O3等納米粒子分散于載體