二氧化钛-炭杂化气凝胶的制备与表征(4)
选择不同的表面活性剂分子对粒子表面进行修饰，控制微乳液成分的配比，主要是水和表面活性剂的浓度比，可以控制微型水池的尺寸，从而有效控制纳米颗粒
尺寸，最终得到单分散的纳米颗粒。在微乳液里产生纳米颗粒的的机理有三种情况，如图
所示。(I）为两种不同的微乳液混合。乳液胶团之间相互碰撞，在水核内发生物质交换或传
递，引起核内发生化学反应。由于水核半径是一定的，那么在其中发生化学反应生成新的
物质的粒子尺寸也会得到控制。水核的尺寸最终控制了生成物颗粒的大小。 （II）为一种
反应物存在于微乳液的水核里，而另一种反应物则在水相中以溶液的形式与前者混合。 水
相中的反应物穿过微乳液界面膜进入水核中，与前者进行化学反应而产生晶核并不断生
长，但是由于水核的半径是一定的，所以最终产物粒子尺寸得到了控制。 （III）为一种反
应物在微乳液的水核中，而另一种反应物为气态物质。将气态物质通入乳液中，二者发生
化学反应。但是反应仍然局限在胶团内，故得到的最终产物的颗粒尺寸也是较小的。微乳
液法制备纳米颗粒的试验装置简单, 操作方便、易于控制亦是其显著的优点，但是成本较
高，难以工业化生产。
1.3 碳气凝胶的制备及其电除盐性能
碳气凝胶是一种结构可控的纳米多孔非晶碳素材料, 具有丰富的孔洞、连续的网络结
构、 较高的比表面积和良好的导电性能。 经研究发现其在超级双电层电容器、 可充电电池、
燃料电池等方面极具应用潜力。近年来, 碳气凝胶的另一个电化学新应用是作为水相中电
容去离子化( Capacitive deionization) 的电极材料, 美国的 J. C. Farmer 等研究者应用碳
气凝胶进行了电除盐实验, 发现碳气凝胶在电除盐领域具有很多优于其他碳材料的良好
性能。图 2 为碳气凝胶的 SEM 图片。从下图（上）可以看出碳气凝胶的颗粒和孔径分
布比较均匀, 是一种具有连续、均匀网络结构的多孔纳米材料。下图（下）是碳气凝胶的
孔径分布图。由之可知碳气凝胶的孔径主要分布在 3.5nm 和 70nm 处, 说明碳气凝胶的
孔结构主要由微孔和介孔组成。