表面活性剂对氧化铜形貌影响思路的启发（上）

2019-07-14 03:43 作者:我我我SsssssQ 0人读过 | 我要投稿

今天纠结的一切，都起源于这一句话......

实验连着失败，我不由得怀疑起了小俊哥的试验方案。一大早背着电脑屁颠屁颠地坐进了1034，坐在师兄旁边，少有闲适地看着文献，看着各种形貌氧化铜的合成路径。

“哟？CTAB？这是啥？为啥这玩意加到氢氧化铜浊液中能控制它的形貌？”

文献来源（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642513000704#b03850)

“等等，这方案怎么那么眼熟？”边想着，边翻动着昨晚的历史纪录。

“啊，找到了！”

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X12001656

在这里面提到了一种典型的合成氧化铜纳米棒的方法，从试剂的选取到铜铵离子之间的浓度配比都和小俊哥做的出奇得相似，只不过前者添加了CTAB来调控氢氧化铜的形貌。而且在这种典型方案中，CTAB起到的调控作用还有一种专属的名称——表面活性剂。

“卧槽，这些都是啥？啊......又是新概念......”看着这些以前从未见过的名词，我看到了未来几个小时都得疯狂翻阅文献，来找答案的没落无助的迷茫眼神。

打开web of science，输入“CTAB”，Enter走起！

CTAB，姓“C19H39NBr”名“十六烷基三甲基溴化氨”字“CTAB”。

一番筛查，在CTAB调控花状、空心球、多孔一维纳米晶须的氧化铜文章中，我毫不犹豫地选了一篇CTAB用作表面活性剂合成1-D氧化亚铜的文章来作为参考（合情合理......这种筛选方式非常SQ......）

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X11012353?via%3Dihub#bbb0120

文章简单讲述了一维氧化亚铜形成的可能机制，简单解释了一维结构形成的原因。

氧化亚铜的前驱体不是氢氧化铜，而是普通的硫酸铜。实验通过添加亚硫酸钠作为还原剂来还原铜离子。

文章指出CTAB在一定浓度下形态会呈现柱状。其原因是C19H39CHN+粒子团中特殊的疏水性和亲水性导致的，我们熟知的磷脂双分子膜就是这个道理。要想达到该形态的CTAB浓度需要是其CMC的四倍。而这个CMC就是表面活性剂在水中形成胶束的最低浓度。胶束就是前文中所说到的亲水基团和疏水基团共同作用，组成的一个小球所需要的最小浓度。

通过调节CTAB的形状，利用CTA+阳离子与亚硫酸根阴离子间的静电作用，来实现对亚硫酸根离子的吸附，从而构造一个具有特定形状的反应“模具”，从而让氧化还原反应在模具上进行，洗去CTAB之后，就留下了一维结构的氧化亚铜。

思路很简单，对CTAB也有了一定的了解。

本以为这样就算结束了，结果鼠标滚轮一滚，网页一点，哟？这是啥？

2004年的一篇文献（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022459604005559?via%3Dihub#fig6）

“同样都是氧化亚铜的合成，这篇文献还是多空结构的合成，难道就因为之前的那一片是在酸性条件下合成的所以就能发？还是说两篇文献对CTAB调控理论的解释不同？”懵逼的我点开了这篇文章。

简单粗暴，实验中获取的氧化亚铜前驱体是由氢氧化钠制取出的氢氧化铜沉淀，然后加入CTAB搅拌半小时，后用联氨对铜（II）还原。没有像小俊哥一样，用铜氨配合物在高浓度碱性环境下的多核生长法，杂乱无章的一坨氢氧化铜仅仅只在CTAB的调教下就乖乖抽条，CTAB这玩意实属牛*啊！

TEM透射图 a）Cu（OH）2悬浮液（b）加入CTAB后的Cu（OH）2和CTAB 的混合物2 分钟;（c）搅拌30 分钟后的Cu（OH）2和CTAB 的混合物。

后文在对CTAB对形貌的控制给出了两种解释：

第一个是当水和CTAB之间的比例在7：3到3：7的范围内时，可以形成中间相，即长圆柱形胶束。虽然在该体系中CTAB的浓度小于CMC，但由于CTAB容易形成棒状胶束的特性以及CTAB与[Cu（OH）4]- 的相互作用，降低了Cu（OH）2垂直扩散的可能性，从而让氧化亚铜呈现一维生长的趋势。也就是说CTAB与[Cu（OH）4]- 的相互作用促使了长圆柱形胶束的形成。

第二种机制是，由于CTAB与[Cu(OH)4]- 之间的相互作用，CTAB 有可能在联氨存在的情况下，借着两者间的吸附平面，就长出了一维结构。（？？？）

结合之前14年发的文章所给的解释，看来CTAB调控原因是因为柱状体具有吸附性的胶束的形成，而且这么看来，14年发的那篇文章确实是有点水哈。

本以为这就是今天所学习的全部的时候，这篇本世纪初发表的文章后面的内容却更加使我兴奋。

文章通过调控氢氧根离子浓度合成了具有更高比表面积的氧化亚铜，转念一想，小俊哥让我做的对带状氧化铜中的掺杂不就是让我增加催化剂的活性位点吗？那我为什么不学一学这篇文献，先做一个带状多孔氧化铜，再进一步对它修饰呢？

想到这，我血压飙升，肾上腺激素激素分泌，兴冲冲地打开WOS，看看之前有没有人做过这个课题。关键词“Porous CuO”，Enter走一波~

“卧槽。有人做了。。。真的烦！！等等，这名字有点眼熟啊。”

得！小俊哥的文章......撞到本家了。也是，这都9102年了，十几年过去了，这种思路早就应该给做烂掉了，我还是安心doped我的纳米带吧。

但我可以继续在上面打孔呀！！可是多孔结构出现的原因又是啥？这篇2004年的文献并不知道其反应原理，仅仅是给出了推测：由于CTAB与[Cu(OH)4]-相互作用，在OH-浓度较小的情况下CTAB没有完全被[Cu(OH)4]-包裹，可能存在于氧化亚铜晶体生长的界面处。因此，表面活性剂可以在界面区域中组装并抑制组装的CTAB区域周围的氧化亚铜的生长，从而形成了多孔结构。