题目：超临界二氧化碳介质中纳米颗粒的可控合成

温室效应、大气污染和水污染等环境问题越来越引起人们的重视。近年来，发达国家对环境的治理，己开始从被动的治理污染转向开发新的生产工艺与技术、削减污染源头和生产环境友好的产品等。“绿色技术”己成为21世纪化工技术与化工研究的热点和重要的科技前沿。以无污染的超临界流体代替常规有机溶剂进行各种产品的制备和纯化引起了科研工作者的高度重视。超临界流体技术是一项全新的化学工程技术，因其特殊的物理化学性质，在化学领域的应用非常广泛。
纳米材料的研制己成为当今高新技术中一个热门领域，不仅其本身是一种功能材料，而且还为新型功能材料的复合与开发展现了广阔的应用前景，因而在材料、化工、生物和医学等领域得到了广泛应用。超临界流体(SCF)应用于纳米材料制备是近十几年来发展起来的一项新技术，SCF技术制备超微粉体具有产品纯度高、几何形状均一、粒径小、粒径分布窄、制造工艺简单、操作温度较低和适用材料范围广等优点，所以一直备受关注。本论文围绕在超临界二氧化碳介质中合成纳米粒子，进行了如下研究：
1. 应用两种方法合成了一系列含有碳氢非极性尾、类似AOT结构的表面活性剂琥珀酸二正丁酯磺酸钠（DBSS）、琥珀酸二正戊酯磺酸钠（DPSS）、琥珀酸二正己酯磺酸钠（DHSS）和琥珀酸二正辛酯磺酸钠（DOSS），并用1H NMR和元素分析手段对表面活性剂进行了表征，确定了合成的最佳条件。研究了这类表面活性剂在超临界二氧化碳(scCO2)和氟代烃1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)中的溶解度和相行为，考察了体系温度、压力对表面活性剂在scCO2及HFC-134a中的物理化学性质的影响，考察了表面活性剂种类和其在scCO2及HFC-134a中物理化学性质的关系。结果显示，碳氢表面活性剂在HFC-134a中的溶解度相对较大。在scCO2和HFC-134a中的溶解度随压力的增加而增大，随温度的升高而增大。在scCO2介质中溶解度随表面活性剂碳氢链上碳原子数的增多而增大，在HFC-134a中溶解度随着表面活性剂碳氢链上碳原子数的增多而减少。
2. 用酯化反应和磺化反应两步法在有机溶剂中合成了一系列含氟类似AOT结构的阴离子表面活性剂双(3,3,4,4,5,5,6,6,6-九氟-1-己基)-2-磺酸钠（di-HCF5）、双(2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁基)-2-磺酸钠（di-HCF3）、双(2,2,3,3-四氟-1-丙基)-2-磺酸钠（di-HCF2）和双(2,2,3,3,3-五氟-1-丙基)-2-磺酸钠（di-CF2），并用元素分析和1H NMR手段对产物进行分析，确定了合成的最佳条件。获得了含氟表面活性剂在二氧化碳中的压力－温度相图，测定的最高压力为35 MPa，最高温度为65 ℃，水与表面活性剂的摩尔比（Wo）从10 到40。考察了表面活性剂浓度对CO2微乳体系相行为的影响；探讨了表面活性剂结构与其在scCO2中相行为的规律性。同时发现，浊点压力随Wo的增大而升高；随温度的升高而升高，表面活性剂浓度对体系浊点压力的影响不大。相同Wo条件下，di-HCF5在CO2体系中的浊点压力较其他表面活性剂的低，较容易在CO2中形成稳定的反胶团。在含表面活性剂的超临界二氧化碳体系中，不同温度与压力下，当Wo超过40时，体系不能形成反相微乳液。
3. 对纳米反应器进行了设计，经过对所合成的不同表面活性剂在scCO2中的相图的比较，确定了最适合于合成纳米粒子的表面活性剂di-HCF5。考察了表面活性剂、水、硝酸镉和硫化钠在scCO2体系中的相行为，考察了盐浓度对反相微乳液体系相行为的影响。硝酸镉溶液的加入使体系的浊点压力增大，并且浊点压力随着硝酸镉浓度的增大而升高，而硫化钠溶液对体系的浊点压力影响不显著。
4. 应用含氟表面活性剂di-HCF5，在scCO2反相微乳液中合成了纳米半导体材料CdS。用RESS方法对纳米粒子进行回收。考察了在不同Wo条件下合成的纳米粒子的大小与性能。用UV-Vis对纳米粒子的吸收特性进行了表征，其吸收峰在330～400 nm之间。用TEM对纳米粒子的大小进行了表征，发现粒子形貌近似球形，直径在5～30 nm之间。纳米粒子的直径随着Wo的增大而增大，随着反应压力的升高而减小。