Механизм формирования кластеров и наночастиц серебра при восстановлении его ионов в водных растворах в присутствии полиэлектролитов

• Автор: Абхалимов, Евгений Владиленович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Общие сведения о наноразмерных частицах металлов.

1.2. Методы получения наноразмерных частиц металлов

1.2.1. Радиационнохимическое восстановление ионов металлов в водных растворах.

1.2.2. Восстановление ионов металлов молекулярным водородом.

1.3. Стабилизация кластеров и наночастиц металлов в водных

растворах

1.3.1. Применение полиэлектролитов в качестве стабилизаторов

ианочастиц и кластеров металлов

1.3.2. Полифосфаты и их применение в качестве стабилизатора.
1.4. Механизм образования кластеров и наночастиц серебра в водных
растворах
1.5. Оптические свойства кластеров и наночастиц металлов.
1.5.1. Оптические спектры кластеров и наночастиц серебра
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Химические реактивы.
2.2. Методика приготовления растворов
2.2.1. Приготовление растворов серебра
2.2.2. Приготовление растворов платины
2.2.3. Приготовление растворов для получения биметаллических
частиц состава РогСА5ьС1
2.2.4. Приготовление растворов для каталитического восстановления метилвиологена.
2.3. Методики проведения эксперимента
2.3.1. Радиационнохимическое восстановление ионов металлов.
2.3.2. Восстановление водородом.
2.3.3. Каталитическое восстановление метилвиологена.
2.4. Методы проведения анализов и обработки данных.
2.4.1. иУУ Спекроскония
2.4.2. Методика просвечивающей электронной микроскопии
2.4.3. Методика атомносиловой микроскопии
2.4.4. Методика динамического рассеяния свега.
Глава 3. Радиационнохимическое получение кластеров и наночастиц
серебра
3.1. Формирование наночаегиц серебра под действием у излучения.
3.2. Влияние концентрации полифосфата на процессы образования
кластеров
3.3. Влияние концентрации полифосфата на устойчивость кластеров и
ианочастиц.
3.4. Влияние спирта на образование кластеров.
3.5. Влияние концентрации полифосфата на размер коллоидных частиц
серебра
3.6. Механизм нуклеации серебра
Глава 4. Получение кластеров и наночастиц серебра при восстановлении
молекулярным водородом
4.1. Формирование наночастиц серебра в водных растворах при
восстановлении молекулярным водородом
4.2. Влияние концентрации полифосфата на процесс восстановления.
4.3. Влияние концентрации полифосфата на размер формирующихся
наночастиц.
4.4. Механизм формирования наночастиц
Глава 5. Каталитическое восстановление ионов водородом в присутствии наночастиц платины
5.1. Формирование биметаллических частиц РгсАеси.
5.2. Влияние концентрации ионов серебра на процесс образования наночастиц
5.3. Восстановление мстилвиологена молекулярным водородом, катализируемое наночастицами РгсАьеи.
5.4. О механизме реакций, катализируемых наночастицами РгсАбзЬсПЮЗ
Список литературы


В начале х годов двадцатого столетия применение радиационнохимического метода восстановления позволило получить такой химически активный металл как кадмий в коллоидной форме в водном растворе и изучить его электронные, оптические и другие свойства I. Разработанный подход оказался продуктивным, и его применение дало возможность за короткий срок существенно расширить круг металлов, получаемых в наноразмерном состоянии в водных растворах. Одним из наиболее перспективных металлов для получения и изучения свойств в наноразмерном состоянии наряду с золотом является серебро. В процессе получения наночастиц серебра при восстановлении его ионов в водных расгворах отчетливо оптическим методом фиксируются несколько промежуточных стадий превращения, при которых формируются положительно заряженные и нейтральные кластеры частицы, включающие от двух до десятков атомов металла. Это позволяет использовать его в качестве модельного объекта для исследований механизма формирования наночастиц металлов и природы промежуточных кластеров. В настоящей работе преимущественно изучаются процессы формирования кластеров и наночастиц серебра при восстановлении его ионов в водном растворе в присутствии полифосфата натрия, играющего роль стабилизатора, природа промежуточных кластеров, влияние различных факторов на агрегацию, размеры и устойчивость наноразмерных металлических частиц. При восстановлении ионов серебра водородом, катализируемым наночасгицами платины, использовали полиэлектролит полиакрилат натрия. Представляется возможным при этом получить смешанные наночастицы типа РЪогсЛьец. Глава I. Общие сведения о наноразмерных частицах металлов Степень дисперсности вещества и, в частности, металла существенным образом отражается на его свойствах. Так, известно, что размеры частиц оказывают существенное влияние на их электрохимический потенциал 24. Влияние размеров частиц на их химическую активность и процессы агрегации показано в работах 5, 6. Это связанно с тем, что с уменьшением размера частиц существенно возрастает доля атомов, находящихся на поверхности, что, в свою очередь, приводит к увеличению вклада поверхностных атомов в энергию системы 7. На данный момент не существует устоявшейся классификации частиц в зависимости от размера. По более общей терминологии условно частицы по размерам можно разделить на три группы наноразмерные ультрадиспсрсные от 23 нм до нм, высокодисперсные от нм до 00 нм и микронные от 00 нм и до 0 нм. Предметом нашего внимания преимущественно будут только частицы первого вида. Изза высокого поверх постного давления частицы указанного типа, получаемые разнообразными способами и в различных средах, имеют сферическую или близкую к пей форму. Частицы последнего вида грубодисперсные представляют уже собой отдельные крупные агрегаты или их агломераты фрактального тина и называются чернями. Нужно сказать, что существует значительный произвол в наименовании частиц. Используются термины ультрамалыс частицы, нанокристаллы и другие. Особо обратим внимание на иногда применяемый термин кластер. Различные авторы приводят свои методы классификацию частиц в зависимости от размеров частиц, числа атомов, входящих в их состав, соотношения поверхностных и объемных атомов, что соответствующим образом сказывается на определениях, применяемых при их описании. Некоторые методы классификации частиц приведены в таблице 1. Наночастицы и кластеры металлов важное состояние конденсированной фазы. Такие системы характеризуются множеством особенностей и ранее не наблюдавшимися уникальными оптическими, физикохимическими, магнитными, химическими и электрическими свойствами 8. Наночастицы с размерами менее нм обладают избыточной энергией и высокой химической активностью . Таблица 1. Классификация наночасти по размерам . Химия атомов 1 . О. ЧСЩССВ, 0. Частицы с размерами около 1 им вступают в процессы агрегации практически без энергии активации, следствием которых является образование наночастиц металлов, а также в реакции с другими химическими соединениями.