Синтез наночастиц серебра в водных растворах поликарбоновых кислот

• Автор: Кирюхин, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Методы контроля размера и формы наночастиц металлов с

помощью полимерных матриц

1.1.1. Твердыс матрицы

1.1.2. Микроструктуры в растворах

1.1.3. Макромолекулы, как матрица для синтеза наночастиц 1.2. Макромолекулы поликарбоновых кислот микрореактор синтеза

наночастиц металлов

1.2.1. Взаимодействие макромолекул с катионами металлов

1.2.2. Восстановление катионов металлов с помощью полимеров

1.2.3. Основные сзадии образования наночастиц при восстановлении водного раствора катионов серебра в присутствии полиакрнлатаниона
1.2.4 Стабилизация наночастип металлов полимерами
1.2.5. Основные подходы к снижению стабильности наночастиц металлов ГЛАВА II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
.1. Исходные вещества .
.2. Методики экспериментов
.3. Методы исследования
ГЛАВА III РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
III. 1. Взаимодействие катионов серебра с полиакриловой кислотой
1.2. Формирование наночастиц серебра при восстановлении ионов
в присутствие П Аюю при а 1,0
1.2.1. Химическое восстановление катионов серебра
1.2.2. Фотохимическое восстановление катионов А
1.2.3. Влияние молекулярной массы ПА на формирование наночастиц
1.3. Особенности формирования наночастиц при восстановлении катионов
в присутствии ПАгом
Ш.3.1. Фотохимическое восстановление
1.3.2. Восстановление катионов серебра борогидридом натрия
В ПРИСУТСТВИИ ПА
1.4. Влияние содержания карбоксилагных групп в полиэлектролите на дисперсный состав гидрозолей серебра, синтезируемых фотохимическим
фотохимическим методом в водных растворах ПАК
1.4.1. Влияние степени ионизации АК на формирование наночастиц
1.4.2. Формирование наночастиц серебра при фотовосстановлении катионов
в присутствии ПМАК
1.4.3. Формирование наночастиц серебра в присутствии частично декарбоксил ироваш юг о ПА
III.5. Роль света в формировании стержневидных частиц серебра
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Восстановление катионов А с помощью ПаВН4 в обращенных мицеллах, образованных смесыо бис2этилгсксил сульфосукиината ЛОТ натрия и серебра в изооктане, приводит к образованию сферических наночасгиц серебра, размер которых изменяется с 2,7 1,0 до 7,0 3,0 нм с увеличением величины со от 5 до . Размер сферических наночастиц меди, полученных восстановлением ионов Сг с помощью гидразина в системе изооктан СиЛОТ2 ЫаАОТвода, возрастает с 2 до нм по мерс увеличения со от 1 до . Дальнейшее повышение содержания воды в системе не приводит к изменению среднего размера частиц, но вызывает увеличение их полидисперсности. Следует отмстить, что размер образующихся наночастиц значительно превышает первоначальный размер мицелл. Таким образом, полное соответствие между размерами микрореактора и формирующейся в нем частицы отсутствует. Более того, авторы работы связывают наблюдаемое с ростом со повышение размера наночастиц металлов не с увеличением объема ядра мицелл, а с изменением свойств находящихся в этом ядре молекул Н. При низких значениях со воды не хватает для образования гидратной оболочки вокруг полярных груезп ЛОТ и ионов металла, поэтому лишь незначительное число молекул СиАОТ2 подвергается диссоциации на ионы и количество участвующих в реакции восстановления катионов СГ мало. По мере увеличения содержания воды число таких ионов возрастает, что приводит к росту размера металлических частиц. При значении со все ионы уже полностью гидратированы и в мицелле появляются свободные молекулы воды, поэтому дальнейшего увеличения размера частиц не происходит. Наблюдаемый при этом рост полидисперсности частиц, повидимому, обусловлен усилением межмицеллярного обмена . Уменьшая скорость межмицеллярного обмена например, используя другой растворитель можно добиться получения более монодисперсных частиц. Интересный подход, позволяющий уменьшить межмицеллярный обмен и повысить монодисперсность образующихся частиц, был предложен в работе . В этом случае процесс фотохимического восстановления катионов серебра с помощью ЭДТА в водном ядре обращенных мицелл ЛОТ, диспергированных в нонане, протекал одновременно с фотосополимеризацией акриламида и М,Ыметиленбиоакриламида, инициированной азобисизобутиронитрилом. В результате в мицеллах одновременно происходило образование полиакриламидного геля и формирование наночастиц серебра, размер которых, как и в описанном выше случае, определялся величиной водного ядра мицеллы с увеличением значения со от 2 до он возрастал от 23 до нм. Формирующиеся частицы оказывались включенными в матрицу геля, что позволило не только повысить их монодисперсность, но и обеспечило возможность простой очистки частиц от молекул ПАВ и их перевода в водную фазу без изменения дисперсного состава золя. Действительно, добавление воды к органозолю серебра приводило к тому, что молекулы ЛОТ оставались в органической фазе, а полиакриламидный гель с включенными в него частицами серебра полностью переходил в водную. Высокая пористость полиакриламидного геля обеспечивала легкий доступ к частицам серебра низкомолекулярных реагентов, что существенно при их использовании, например, в катализе . Прямые цилиндрические мицеллы образуются при добавлении к водному раствору, содержащему сферические мицеллы гексадецилтриметиламмоний бромида СкДАБ, более гидрофобного поверхностноактивного вещества бромида тетрадодециламмония ТСАБ . Для того чтобы ТСАБ мог встроиться в мицеллы, образованные Ск,ТАБ, в раствор добавляют небольшое количество ацетона В такой системе электрохимическим восстановлением были получены наностержни золота длиной от до нм при толщине нм , . При этом частицы золота не осаждаются на платиновом катоде, а растут внутри мицелл, приобретая цилиндрическую форму. Контроль длины таких частиц осуществляется с помощью серебряной пластинки, помещаемой позади платинового электрода чем больше образуется в ходе электролиза ионов серебра, тем длиннее получаются золотые наноцилиндры. Механизм направленного росга наностержней золота и влияние на него катионов серебра остаются неясными. Обращенные цилиндрические мицеллы образуются при вытягивании сферических мицелл, происходящем по мере увеличения содержания воды.