Синтез и химическое модифицирование поверхности анизотропных наночастиц серебра

• Автор: Низамов, Тимур Радикович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Содержание

Список сокращений и условных обозначений

Введение

1. Обзор литературы

1.1 Методы получения сферических наночастиц благородных металлов

1.1.1. Физические методы получения

1.1.2. Химические методы синтеза наночастиц благородных металлов

1.1.3. Методы синтеза несферических наночастиц благородных металлов

1.2. Физико-химические механизмы формирования и роста наночастиц серебра

1.2.1. Формирование и рост сферических наночастиц серебра

1.2.2. Формирование и рост несферических наночастиц серебра

1.3. Вторичные процессы, происходящие в металлических наночастицах
1.4. Состояние поверхности при получении и последующих трансформациях металлических наночастиц
1.5. Химическое модифицирование наночастиц благородных металлов
1.5.1. Электростатическое взаимодействие с поверхностью
1.5.2. Координационное взаимодействие с поверхностью
1.5.3. Самоупорядоченные монослои
1.5.4. Строение самоупорядоченных монослоев
1.5.5. Частицы-янусы
1.6. Оптические свойства наночастиц серебра
1.6.1. Поверхностный плазмонный резонанс
1.6.2. Рассеяние на наночастицах серебра
1.6.3. Флуоресценция вблизи поверхности металлических наночастиц
2. Экспериментальная часть
2.1. Реактивы и растворители
2.2. Оборудование
2.3. Методики синтеза
2.3.1. Получение коллоидов серебра
2.3.2. Синтез сферических наночастиц серебра в водной среде
2.3.3. Полиольный синтез
2.3.4. Фракционирование НЧ, полученных полиольным синтезом
2.3.5. Синтез несферических наночастиц серебра в мицеллярных средах
2.3.6. Химическое модифицирование поверхности наночастиц серебра

2.3.7. Получение наносфер серебра с анизотропией поверхности
2.4. Методы исследования образцов
2.4.1. Получение и обработка микрофотографий
2.4.2. Спектрофотометрия
2.4.3. Регистрация данных динамического светорассеяния
2.4.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
2.4.5. Регистрация данных вынужденного низкочастотного комбинационного рассеяния
2.4.6. Локализованное усиленное комбинационное рассеяние
3.Обсуждение результатов
3.1. Получение несферических наночастиц серебра
3.2. Полиольный синтез
3.2.1. Влияние типа органического растворителя на выход несферических частиц серебра
3.2.2. Влияние температуры реакционной среды
3.2.3. Влияние золотых зародышей на выход несферических наночастиц серебра
3.2.4. Влияние времени синтеза
3.2.5. Влияние молекулярной массы ПВП на выход несферических частиц
3.2.6. Седиментационное разделение частиц золей, полученных в условиях полиольного
синтеза
3.3. Получение наностержней в мицеллярной среде
3.3.1. Синтез зародышей
3.3.2. Оптимизация методики получения зародышевых частиц
3.3.3. Влияние кислорода на процесс формирования зародышевых частиц
3.3.4. Влияние введения золота на синтез зародышевых частиц
3.3.5. Оптимизация концентрации исходных веществ при формировании зародышевых
частиц
3.3.6.Синтез биметаллических зародышей с использованием соединений золота (I)
3.3.7. Механизм образования зародышей
3.4. Получение несферических наночастиц серебра в мицеллярной среде
3.4.1. Влияние концентрации внесенных зародышей на формирование несферических
наночастиц
3.4.2. Влияние pH на процесс восстановления ионов серебра
3.4.3. Влияние концентрации исходного соединения серебра на формирование несферических
наночастиц
3.4.4. Влияние концентрации аскорбиновой кислоты на формирование несферических

наночастиц
3.4.5. Влияние концентрации ПАВ на формирование несферических наночастиц
3.4.6. Влияние противоиона катионного ПАВ на процесс роста наночастиц
3.4.7. Влияние соотношения нитрат-бромид противоионов на восстановление серебра
3.4.8. Влияние соотношения хлорид-бромид противоионов на восстановление серебра
3.4.9. Влияние комплексообразования серебра на формирование наночастиц серебра
3.4.10. Влияние тиосульфат-иона на формирование наночастиц серебра
3.4.11. Влияние роданид-иона на формирование наночастиц серебра
3.4.12. Получение несфсрических наночастиц серебра путем введения реагентов в реакционную среду с контролируемой скоростью
3.4.13. Исследование кинетики формирования несферических наночастиц
3.5. Химическое модифицирование поверхности наночастиц серебра
3.6. Получение наночастиц-янусов
3.6.1. Химическое модифицирование поверхности сорбента
3.6.2. Получение наночастиц-янусов
3.7. Вынужденное низкочастотное комбинационное рассеяние водных золей наночастиц серебра
3.8. Локально усиленное комбинационное рассеяние на наночастицах серебра
4. Выводы
5. Список литературы

большими стерическими затруднениями, чем на гранях {111}. Конечный продукт имеет выраженную монокристалличность и превалирование в структуре граней {111 }{76].
Нанокубы
Авторами [1] рассмотрены особенности медленного роста серебряных монокристаллических частиц в ходе полиольного синтеза. Для синтеза нанокубов необходимо наличие исходной высокой концентрация соли серебра (0,125 - 0,25 М). В таких условиях формирование нанообъектов кубической геометрии будет преобладать. Первоначально кубические частицы формируются из-за преобладающего роста граней {111} кубооктаэдра, так как все кристаллографические плоскости {100} блокированы молекулами ПВП. Далее рост идет путем наслаивания на грани куба атомов металла или небольших плоских частиц. Размер нанокубов варьирует в области 80-175 нм и контролируется исходной концентрацией прекурсора металла.
Нанопризмы, нанопластины, нанополоски
Образование нанопластин начинается с формирования треугольных нанопризм. Треугольная нанопризма по существу представляет собой срез куба в {111} - направлении (рис. 11). В дальнейшем треугольные призмы могут трансформироваться в многогранные симметричные плоские пластины или в анизотропные полоски.
Плоские нанопластины образуются преимущественно за счет роста кристалла серебра в {111} направлениях. Наряду с ПВП ключевую роль здесь играет цитрат натрия, сорбирующийся селективно на гранях {111}. В его присутствии вторичные процессы кристаллизации приводят к формированию треугольных призм, которые способны переходить в плоские пластины различной геометрии (чаще всего круглые). При этом с увеличением продольного размера частиц происходит небольшое увеличение их толщины [44]. Авторами [84] синтезирован ряд образцов серебряных нанопластин толщиной около 30 нм и средним размером от 25 до 1000 нм.