表面活性剂对铜溶胶合成影响的研究

王　澍，陶晓林，王　杰

（黄山学院 化学化工学院，安徽 黄山245041）

表面活性剂对铜溶胶合成影响的研究

王澍，陶晓林，王杰

（黄山学院 化学化工学院，安徽 黄山245041）

利用不同的表面活性剂合成铜溶胶，并研究表面活性剂种类、浓度对铜溶胶合成的影响。结果表明，当表面活性剂浓度处于临界胶束浓度附近时，合成铜溶胶的尺寸最小，粒子分散度最好。

表面活性剂；铜溶胶；临界胶束浓度

表面活性剂的应用领域现在主要包括日用化学工业、农业、石油、纺织、新型材料等方面［1］，具有一系列物理化学作用及相应的实际应用［2］，如润湿、乳化或破乳、洗涤、起泡或消泡以及增溶、抗静电等。近年的研究表明，利用表面活性剂可以合成尺寸、性能可控的金属溶胶［3，4］。而金属溶胶由于其在光学材料［5］、光催化［6，7］、微电极反应、贵金属浆料［8，9］、生物工程及医药［10］、催化工业［11］和微电子工业［12］等方面的应用而令人瞩目。由于其光学、催化活性［13-16］等性能强烈依赖于金属溶胶的尺寸和形态，所以很多学者致力于各种可控形貌的金属溶胶的合成。但前人的研究更多是通过对金属前驱体进行改造［3，17］以及反应体系酸碱环境的控制［17，18］得到各种可控形貌的金属溶胶，而对于制备过程中来自表面活性剂的各种影响因素如表面活性剂种类、用量等方面的研究却少见。本文拟采用不同类型的表面活性剂合成铜溶胶，并研究其种类、浓度对合成的铜溶胶尺寸、分散度等方面的影响。

1　实验部分

1.1实验用试剂

聚乙二醇2000（PEG2000）（CP），国药集团化学试剂有限公司；

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）K值（27.0-32.4），国药集团化学试剂有限公司；

十六烷基三甲基氯化铵（CTAB）（AR），天津市博迪化工有限公司；

十二烷基苯磺酸钠（SDBS）（CP），上海凌峰化学试剂有限公司；

硝酸铜（AR），国药集团化学试剂有限公司；

抗坏血酸（AR），国药集团化学试剂有限公司；

30%双氧水（AR），NaBH4，上海山浦化工有限公司；

实验用水为三重蒸馏水。

1.2表面活性剂临界胶束浓度（CMC）的测定

依次配制一系列浓度的聚乙二醇2000 （PEG2000）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、十六烷基三甲基氯化铵（CTAB）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的溶液，测定其表面张力，利用各表面活性剂的表面张力-浓度图来确定临界胶束浓度（CMC）。

1.3铜溶胶的合成及性能表征

依次以上述浓度的4种表面活性剂为保护剂，浓度为1.0×10-3mol·L-1的Cu（NO3）2溶液为前驱体，使用0.355mol·L-1的抗坏血酸（VC）溶液为还原剂以合成铜溶胶。

使用DynaPro-MS800对合成的铜溶胶依次进行粒子流体动力学半径和分散度的检测。

2　结果和讨论

2.1表面活性剂临界胶束浓度（CMC）的测定

图1　25℃下4种表面活性剂不同浓度溶液的表面张力

图1给出了25℃下4种表面活性剂不同浓度溶液的表面张力，将曲线转折点两侧的直线部分外延，相交点的浓度即为该条件下此表面活性剂的临界胶束浓度。上述4种表面活性剂25℃时的临界胶束浓度汇总于表1。

表1　25℃下4种表面活性剂的临界胶束浓度

2.2铜溶胶的DLS表征

表2-表5分别给出了使用不同浓度的PEG2000、PVP、CTAB、SDBS 4种表面活性剂制备的铜溶胶的动态光散射光谱数据。可以看出，使用阴离子表面活性剂SDBS制备的铜溶胶的平均尺寸最小，均一性也最好，使用阳离子表面活性剂CTAB制备的铜溶胶的平均尺寸最大，均一性也最差，非离子型表面活性剂PEG2000、PVP则介于两者之间；同时，使用4种表面活性剂制备的铜溶胶的平均尺寸和均一性均很强地依赖其表面活性剂的浓度。即在表面活性剂临界胶束浓度以下，随着表面活性剂浓度的增大，制备的铜溶胶的平均尺寸逐渐减小，尺寸分布也逐渐均一；而在表面活性剂临界胶束浓度以上，则正好相反，随着表面活性剂浓度的增大，制备的铜溶胶的平均尺寸逐渐增大，均一也逐渐变差。

表2　不同浓度PEG2000制备的铜溶胶的动态光散射光谱数据

表3　不同浓度PVP制备的铜溶胶的动态光散射光谱数据

表4　不同浓度CTAB制备的铜溶胶的动态光散射光谱数据

表5　不同浓度SDBS制备的铜溶胶的动态光散射光谱数据

3结　论

综上所述，我们发现当使用表面活性剂制备金属溶胶时，可以根据使用的前驱体的种类，通过调整表面活性剂的种类、浓度以合成尺寸及均一度均可控的金属溶胶。为今后科研工作者合成各种可控形貌的金属溶胶提供了一种简单高效、价格低廉的新方法。

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责任编辑：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

安徽省大学生创新创业训练计划项目（AH201310375051）；黄山学院自然科学研究项目（2011xkj014）。

王澍（1979-），安徽歙县人，黄山学院化学化工学院讲师，研究方向为天然产物提取与纳米催化。