Фотостимулированные процессы создания наноматериалов на основе комплексных соединений переходных металлов

• Автор: Бойцова, Татьяна Борисовна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 320 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Исходные материалы

1.2. Подготовка подложек, приготовление рабочих растворов и полимерных матриц

1.3. Методика проведения фотолиза.

1.4. Методы анализа нанофазных форм металлов

1.5. Обработка результатов

2. ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ ПЕРЕХОДНЫХ

МЕТАЛЛОВ I В ГРУППЫ

2.1. История проблемы синтеза наночасгиц металлов.

2.2. Фотохимические реакции комплексных соединений медиП

2.3. Фотохимические реакции комплексных соединений серебра1.
2.4. Фотохимические реакции комплексных соединений зоюта1П
2.5. Фотохимическое восстановление металлокомплексов для получения биметаллических частиц.
2.6. Осаждение покрытий никеля как модель автокаталитичсских процессов
2.7. Механизм фотостимулированного образования частиц металлов.
2.8. Факторы, определяющие кинетику и механизм фоговосстановления мсталлокомплексоп. Возможности направленного фотохимического синтеза частиц меди, серебра и золота.
2.9. Метод регулирования размера фотохимически осажденных на кварце частиц серебра.
3. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ
МИКРОСФЕР НАНОЧАСТИЦАМИ И НАНОСЛОЯМИ
ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ.
3.1. Фотохимический синтез наночастиц серебра в латексах
3.1.1. Фотохимический синтез наночастиц серебра в дисперсиях карбоксилированных полистирольных латексов. Факторы, определяющие кинетику и механизм фотовосстановления ссрсбра1 в латексах.
3.1.2. Фотохимический синтез наночастиц серебра в дисперсиях карбоксилированного полистирольного латекса модифицированного поливинилпирролидом.
3.1.3. Фотохимический синтез наночастиц серебра в дисперсиях полиметилметакрилатного латекса модифицированного акролеином
3.1.4. Свойства наночастиц серебра осажденных на поверхность микросфер полимеров.
3.1.5. Осаждение сплошных слоев серебра при двухстадийном восстановлении ионов серебра в дисперсиях карбоксилированного полистирольного латекса.
3.2. Фотохимический синтез наночастиц золота в латексах.
3.2.1. Фотохимический синтез наночастиц золота в дисперсиях карбоксилированных полистирольных латексов
3.2.2. Люминесцентные свойства полисгирольных латексов. Механизм формирования частиц золота в карбоксилированном полистирольном латексе.
3.2.3. Фотохимический синтез наночастиц золота в дисперсиях
карбоксилированного полистирольного латекса модифицированного поливинилпирролидоном и полиметилметакрилатного латекса модифицированного акролеином.
3.2.4. Осаждение сплошных слоев золота на поверхность сшитых полимерных микросфер
3.2.4.1. Синтез наночастиц золота в дисперсиях микросфер полидиметакрилата этилнгликоля
3.2.4.2. Синтез наночастиц золота в дисперсиях микросфер на основе стирола с дивинил бензол ом.
3.2.5. Свойства наночастиц золота осажденных на поверхность
микросфер полимеров.
3.3. Особенности фотохимического синтеза наночастиц меди в латексах
3.4. Механизм фотоинициированного образования наночастиц металлов в латексах. Возможность направленного синтеза
4. ФОТОХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НХНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ В ТВЕРДЫХ ПОРИСТЫХ И ПОЛИМЕРНЫХ МАТРИЦАХ.
4.1. Фотохимический синтез наночастиц серебра и золота в эластомсрных пленках
4.2. Деформационнопрочностные характеристики и термическая устойчивость композитных материалов на основе латексов, модифицированных соединениями серебра 1 и золотаШ
4.3. Фотохимический синтез наночастиц металлов в матрицах
поливинилового спирта, полиэтиленгликоля и желатина.

4.4. Синтез наночастиц металлов в интеркаляционных систем типа гостьхозяин
5. СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СЛОИ НА ОСНОВЕ ТЕТРАНБУТОКСИДА ТИГАНА1У
5.1. Фотохимические реакции тетранбутоксида титана1У в слоях
на поверхности натрийборосиликатного стекла и кварца
5.2. Модификация поверхности покрытий тетранбутоксида титана1У наночастицами серебра и золота.
5.3. Прямая фотоинициированная металлизация поверхности диэлектриков из растворов.
5.3.1. Неселективное фотохимическое осаждение меди
5.3.2. Селективное фотохимическое осаждение никеля
5.3.3. Металлизация полых микросфер стекла
6. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАБИЛЬНЫХ МЕДНЫХ КОЛЛОИДОВ
И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ,.
6.1. Разработка способа получения стабильных медных коллоидов
6.2. Медный коллоид активатор химического осаждения меди из растворов медного физического проявления
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Исследование размера частиц металла в процессе их роста и агрегации, размера и поверхностной структуры полимерных микросфер до и после нанесения на них наночастиц, а также дифракционные картины коллоидных пленок регистрировали с помощью просвечивающих электронных микроскопов ii ускоряющее напряжение кВ, разрешение до 0,3 нм ii ускоряющее напряжение 0 кВ, разрешение до 0, нм и сканирующего электронного микроскопа 0 . Образцы для просвечивающей электронной микроскопии готовили путем нанесения капли водной дисперсии на медную сетку, покрытую тонким слоем аморфного углерода и последующим испарением водной фазы. Анализ процесса разрушения органической фазы образцов проводили электронным облучением образцов при плотности тока на образце, равной 0,3 0,5 Асм. Образцы для сканирующей электронной микроскопии готовили на кремниевых подложках. Построение гистограмм осуществляли на основе анализа размера 0 частиц для каждого образца. Оптическая микроскопия. Экспрессанализ качества осажденных покрытий серебра на стеклосфсрах осуществлялся на лабораторном микроскопе МБС, покрытий золота на сшитых микросферах с помощью оптического микроскопа Микмед6 ОАО ЛОМО. Г, прочность на разрыв , относительное удлинение , размер частиц металла г. Абсолютная погрешность оценивалась как Ах За. В качестве примера выбраны образцы, полученные при облучении в
течение 0 мин латекса Б0, содержащего 0, М АЫОз. Ах ,
ГЛАВА 2. Наночастицы металлов один из наиболее интересных и интенсивно изучаемых объектов современной теоретической и прикладной физической и неорганической химии. Термин металлические отражает скорее состав, а не природу этих частиц, занимающих промежуточное положение между массивным металлом и его отдельными атомами. По образному выражению автора работы 8 кластеры это эмбрионы металлов. Уникальные свойства металлических коллоидов дают основания рассматривать их как пятое агрегатное состояние вещества . Размер частиц оказывает определяющее влияние па их химическую активность, причем по мере роста металлических частиц их свойства существенно меняются. По размерам частицы классифицируют на три тина ультрадисиерсные наноразмерные I нм высокодиспсрсныс ч 0 им и частицы микронных размеров 0 0 нм. Частицы двух первых типов относят к коллоидным, последнего к грубодисперсным. В терминолог ическом плане для наноразмерных металлических частиц диаметром от 2 до нм наиболее часто используют обозначения ультрамалые, коллоидные, субколлоидные частицы. Температуры плавления, ионизационные потенциалы, энергии связи, оптические и магнитные свойства и т. При переходе к наночастицам изменения свойств становятся менее выраженными и приближаются к свойствам массивных образцов металла. Тем не менее, чрезвычайно развитая пбверхность и нескомпенсированность связей у атомов находящихся в поверхностном слое частицы приводит к нарушению симметрии в распределении действующих на них сил. Результатом этого является, с одной стороны, возрастающая способность к адсорбции, ионному и атомному обмену, а с другой затрудняется интерпретация поведения таких частиц изза невозможности разделения поверхностных и объемных свойств. Сильное взаимодействие с компонентами среды, в которой формируются частицы, снижает ценный комплекс свойств определяющих их практическое применение, например, пассивация поверхности стабилизаторами невыгодно отражается на каталитической активности частиц. Успехи в исследовании свойств и развитии химии наночастиц металлов в целом, несомненно, определяются разработкой доступного и воспроизводимого метода синтеза наночастиц, а также определением условий их транспортировки и хранения. История проблемы, вопросы строения, методы изучения и области практического применения металлических коллоидов достаточно подробно описаны в работах . Обзор существующих методов получения наночастиц физических, химических, радиационнохимических, анализ обеспечиваемого каждым методом размера, формы частиц и уровня дисперсности, а также воспроизводимости результатов синтеза представлен нами ранее , . Отметим лишь, что среди методов получения частиц металлов, основанных на воздействии высокоэнергстических излучений урадиолиз облучение потоком электронов, фотохимический метод занимает особое место.