纳米流体的合成及应用的研究进展

纳米流体的合成及应用的研究进展

纳米流体具有导电性、催化活性等特性，离子液体有宽电化学窗口和导电性，以两者合成的离子液体基纳米流体在生物医学、光催化、电化学等领域有着广阔的应用。本文介绍了纳米流体常用的两种制备方法，并讨论了各制备方法的优缺点。

标签：离子液体；纳米流体

纳米流体自20世纪90年代提出后广受关注，离子液体基纳米流体是离子液体及纳米材料在一定条件下用特定方法合成的复合物，不仅具有离子液体的性质，也具有纳米流体的性质。离子液体因其特性，能够对纳米粒子进行表面修饰，并且能够阻止纳米粒子团聚特性，为纳米流体的合成提供了新的研究方向，离子液体基纳米流体的研究逐渐被报导。目前较成熟制备纳米流体的方法有：一步合成法和两步合成法。

1 一步合成法

一步法是直接在纳米颗粒制备的同时把金属颗粒沉积到液体基质中。一步法中，纳米颗粒通过气相沉积制得再混溶于基液中。此方法制得的流体中纳米微粒稳定且粒径小，分散性好并不易团聚，不加分散剂也能长期稳定。能用在金属纳米流体的合成，但是此方法条件苛刻，要求在低蒸气压条件下且必须在流体介质中反应。此方法适用于对纯度要求高的少量產物合成，但是此法产量低且对设备要求高，不适合工业化生产。

2 两步合成法

两步法是将纳米微粒的制备与流体的合成过程分开首先，是目前比较普遍的合成方法。主要采用气相沉积法或别的方法如机械球磨法和化学还原法，将制备出的纳米颗粒，通过超声、搅拌、加入分散剂等其他方法，使纳米颗粒稳定、均匀地分散到基液中。由于纳米微粒制备的技术日趋完善已达工业化水平，使得两步法在工业中应用有明显优势。两步法合成纳米流体的缺点就是，制得的纳米流体不够稳定，还需要不断研究改善。

合成纳米流体后，需要对其稳定性、形貌、性质等进行表征。表征纳米流体的方法主要有：通过扫描电镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对纳米颗粒大小及形貌进行表征，此方法需要将纳米颗粒分离，在分离过程中会造成纳米微粒形貌改变以及因为分子间的范德华力发生团聚现场。利用分光光度计对纳米流体的吸光度表征，吸光度越大，纳米流体越稳定或紫外可见光光谱的最大吸收波长发生蓝移，纳米流体的颗粒越小，纳米流体越稳定。使用专业的纳米粒度仪，纳米流体稳定性越好Zeta电位的绝对值之差越大；利用纳米粒度仪对纳米流体的粒度大小进行测量，平均粒径较小的纳米流体较稳定。还可通过沉降分析、激光衍射等多种方法进行表征。

电分析化学研究中，离子液体与纳米颗粒修饰电极制备电化学传感器已有很多报道。这种复修饰电极比传统的电极有催化性能，灵敏度高、电化学响应时间短、稳定性好、检出限低等优点。霍瑞伟等结合了碳纳米管比表面积大、良好的导电性及离子液体宽的电化学窗口和Nafion乙醇溶液的良好的稳定性、固定性性，制备了稳定性好的离子液体（IL） /Nafion/碳纳米管（CNT） 电化学传感器。并将这种传感器作为修饰电极，采用三电极体系，对多种生物小分子进行了分别和同时测定。实验结果表明，将这种电化学传感器作为修饰电极对多种生物小分子进行测定具有很好的分离效果，可以实现对多种不同的共存的生物小分子的测定，结果比较理想。

纳米流体因其自身特殊的物理、化学性能使其在科学研究和工程技术方面备受瞩目。纳米流体在许多领域逐步显示出巨大的应用潜力。

纳米流体主要应用的领域有：①在强化传热领域中的应用，黎阳等以水/乙二醇混合液为液体介质，将Al2O3、MgO、ZnO三种纳米粒子分散在其中，制备纳米流体并研究了相关传热系数；②在冶金领域的应用，郝素菊等研究并归纳总结了纳米流体作为一种强化换热介质，在冶金领域的应用；③在余热回收系统中的应用；④在制冷领域的应用，邬胜伟等合成了水基碳纳米管型纳米流体，将其用于金属的热处理中研究了其冷却特性；⑤在生物医学方面的应用；⑥含有表面活性剂的纳米流体可用于改良油污后的土壤，增加石油的开采量；⑦用于制造各种高效的换热器等等众多领域。

纳米流体在众多领域虽已初步得到应用，但其发展仍受许多因素的制约。例如纳米流体的稳定性限制着纳米流体的实际应用，对其稳定性的研究仍需不断努力。纳米流体的研究仍在探索的道路上，还有很多的工作需要我们去做和更多的应用等待我们去拓宽，以便纳米流体在更多的学科领域和实际中得到被广泛应用。总的来说，离子液体和纳米流体复合后的离子液体基铂纳米流体以其超强的灵敏性、稳定性和选择性给电化学传感器的研究和发展注入了新的活力。离子液体和纳米材料在电化学领域分别将会不断得到广泛应用。

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