油基-金纳米流体的制备及热稳定性.pdfVIP

Vo1．34 高等 学校 化 学 学报 No．2 2013年2月 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES 414～417 doi：10．7503／cjc 油基．金纳米流体的制备及热稳定性 李 丹 ，池 海 ，方文军 (1．潍坊学院化学化工与环境工程学院，潍坊 261061；2．浙江大学化学系，杭州 310027) 摘要 分别采用 Ⅳ_十六烷基一Ⅳ-(羟乙基)一Ⅳ，Ⅳ一二甲基溴化铵(CHDAB)和丁烷一1，4一二(Ⅳ_十六烷基一Ⅳ，Ⅳ．二 甲基溴化铵)(G16-4—16)2种阳离子表面活性剂作为金属表面修饰剂 ，在石油醚／正丁醇／水混合体系中用 KBH还原HAuC1制备出亲油性纳米金．其中，双子表面活性剂G16-4—16显示出更好的包裹分散作用，其 包裹的纳米金粒径分布范围较窄，平均粒径为5．2am．将该纳米金颗粒分散在液态烷烃、甲苯和长链烷基醇 等溶剂中可制成稳定的油基纳米流体．采用紫外．可见光谱法跟踪热稳定性随时间的变化，结果表明，该纳 米流体显示了较好的热稳定性，在 130℃稳定时间达20h．采用点热源法测定了该纳米流体的导热系数 ，结 果表明，50℃时添加质量分数 1．5％的纳米金可以使其导热系数增大约 17％． 关键词 纳米流体；纳米金 ；双子表面活性剂；热稳定性 中图分类号 0647；O614 文献标志码 A 纳米流体作为一种具有广阔应用前景的新型高效换热材料，其优异性能和应用领域的探索备受关 注 J．金属在固体中的导热能力最强，将纳米金属添加到纳米流体中可以更有效地提高其传热能 力 J．但纳米金属具有很高的表面活性，容易发生团聚甚至沉降，尤其难 以稳定悬浮在油性介质中， 这是阻碍纳米金属应用于油基纳米流体的技术瓶颈．以往，油基纳米流体以黏度较大的油品作为基液 的相关研究较多，而对于低黏度基液纳米流体鲜有报道，主要是由于纳米金属在低黏度油类基液中更 难稳定分散 J．因此，在低黏度油性介质中形成分散性好、稳定性高及低团聚的油基纳米流体，是 值得关注的基础性课题_9 ．纳米金由于其独特的性质，如表面等离子共振吸收、共振散射、催化活 性以及 自组装形成功能化纳米结构等，已经引起广泛关注 J．当纳米金粒径小于10nm时，在一些 反应中能够表现出很高的催化活性 ¨．采用氯金酸直接还原法制备纳米金是研究得最多的方法，但制 备的纳米金颗粒分散性差，易团聚．在制备油基纳米流体时，一般通过添加表面活性物质，如十六烷 基三甲基溴化铵、烷基硫醇和聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)等 ，以提高纳米流体的稳定时间，但分散剂 可能对纳米流体本身的性能产生一定影响，比如硫醇等不利于油类的稳定性． 为了探索碳氢燃料基纳米流体的制备，本文分别采用单链阳离子表面活性剂Ⅳ_十六烷基一Ⅳ-(羟乙 基)一Ⅳ，Ⅳ-二甲基溴化铵 (CHDAB)和双子表面活性剂丁烷一1，4-二 (Ⅳ一十六烷基一Ⅳ，Ⅳ一二甲基溴化铵) (G16-4—16)作为保护剂，以氯金酸(HAuC1)为前驱体，制备亲油性好且易分散的纳米Au颗粒，以甲 苯为基液，构筑具有高稳定性的油基纳米流体． 1 实验部分 1．1 试剂与仪器 Ⅳ．十六烷基．Ⅳ．(羟乙基)一Ⅳ，Ⅳ一二甲基溴化铵 (CHDAB)和丁烷一1，4一二 (Ⅳ一十六烷基一Ⅳ，Ⅳ-二甲基 溴化铵)(G16-4．16)均为自制，其化学结构如图1所示；氯金酸，阿拉丁试剂公司；正丁醇、硼氢化钾、 石油醚和甲苯，国药集团化学试剂有限公司．CM-200透射电子显微镜 (TEM)，英国Philips公司，加速 电压100kV，操作电压100kV；UV-2450紫外．可见(uV．Vis)光谱仪，日本岛津公司，RE-52AA旋转蒸 收稿 日期：2012-05-25． 基金项目：国家自然科学基金(批准号20973154)和山东省高等学校科技计划项目(批准号：J12LD58)资助 联系人简介 ：方文军，男，博士，教授，主要从事航空航天推进剂化学研究．E-mail：