Синтез наночастиц меди, стабилизированных Tween 80 Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Библиографические ссылки

1. Batzill М. Surface Science Studies of Gas Sensing Materials: Sn02. // Sensors, 2006. 6. PP. 1345-1366

2. Coinini E. Metal oxide nano-crystals for gas sensing/ J. АСА, 2005. 10. P. 069

3. Сыркии В.Г. С VD-метод. Химическая парофазная металлизация. М.: Наука, 2000. 496 с.

4 Т. Maiuyama and Т. Morishit.Tin dioxide thin films prepared by photochemical vapour deposition from tin(II) acetate./ Thin Solid Films Volume, 1994. 251. [Issue 1.15 October], PP. 19-22.

5. T. Maruyama and Y. Ilcuta. Tin dioxide thin films prepared by chemical vapor deposition from tin(II) acetylacetonate. //Solar Energy Materials and Solar Cells, 1992. 28. PP. 209-215.

6. Chemical Vapor Deposition of Sn02 Thin Films from Bis(P-diketonato)tin Complexes. / Kai-Ming Chi [ets.J; // Journal of the Chinese Chemical Society, 2000. 47. PP. 425-431.

7. Кучменко T.A. Применение метода пьезокварцевого микровзвешивания в аналитической химии/ ВГТА, Воронеж: Изд-во ВГТА, 2001.

8. Чистяков М.А. Синтез, строение и исследование термохимических

свойств бис-гексафторацетшгацетонатов щелочноземельных и переходных металлов с 18-краун-6: Дисс....к-та хим. наук. М 2008. 194 с.

9. Парообразование молекулярных (З-дикетонатов стронция и бария [Si:(l 5К5)(С5Н02рб)г] и [Ва(18К6)(С5Н02Рб)2]. Структурно-термохимический подход./ В.Г. Севастьянов [и др.]; // Ж-л Коорд. Химия, 2004. Т.30. №11. С.803-806.

10. Буркерт У. II. Эллинджер Молекулярная механика. М.: Мир, 1986. 368 с.

УДК 541.182:669.3

Т. В. Попова, М. Ю. Королева, Е. В. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ МЕДИ, СТАБИЛИЗИРОВАШШХ TWEEN 80

The synthesis of copper nanoparticles was carried out on the reduction of copper ions by sodium borohydride. The phase diagram of aqueous dispersion of copper nanoparticles stable to sedimentation was det ermined. The mean diameter of copper nanoparticles was equal to 22-45 nm. The increase in surfactant concentration in dispersion led to the aggregation of copper nanoparti-cies.

Наночастицы меди были синтезированы при восстановлении ионов меди боргид-ридом натрия в водных растворах. Определена область сушествования водной дисперсии наночастиц меди, устойчивых к седиментации. Средний диаметр наночастиц меди составлял 22-45 нм. Показано, что при увеличении концентрации ПАВ в системе происходила агрегация наночастиц меди.

Наночастицы (НЧ) меди могут быть использованы в качестве катализаторов, сенсоров, в микроэлектронике, так как они обладают уникальными оптическими свойствами и высокой проводимостью [1]. В настоящее время разработаны различные методы синтеза НЧ меди - газофазное осаждение, лазерная абляция, при воздействии радиации, при УЗ-воздействии, при микроволновом нагреве, в сверхкритических условиях, получение в микроэмульсии, химическое восстановление и др.

В последнее время интенсивно развиваегся метод химического восстановления в водных средах. Его преимуществами являются простота исполнения и минимальные материальные затраты. Основным недостатком данного метода является широкое распределение синтезируемых НЧ по размерам. Для того чтобы получить НЧ с более узким распределением по размерам, следует ограничивать рост синтезируемых НЧ. Для этой цели в реакционную среду вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Tween 80, мольн. «*> 0.02

Рис. I. Диаграмма образования устойчивых водных дисперсий НЧ меди, стабилизированных Tween 80

Одним из способов синтеза наночастиц меди в водных растворах является восстановление ионов меди боргидридом натрия [2-3]. В данной работе исследован синтез НЧ меди, стабилизированных неионогенным ПАВ Tween 80. В качестве прекурсора использовался водный раствор сульфата меди CuS04’5H20 с концентрацией 0,04 М. Восстановление ионов меди проводилось при добавлении в реакционную среду водного раствора бор-гидрида натрия NaBHi с концентрацией 0,075 М. Для ограничения роста и

стабилизации образующихся НЧ меди применяли неионогеиное ПАВ Tween 80 - полиоксиэтиленсорбитанмоноолеат (ГЛ.Б = 15).

Было определено мольное соотношение борогидрида натрия и меди, необходимое для полного восстановления ионов меди с учетом того, что боргидрид натрия разлагается при хранении и в водных растворах,. В данной работе это соотношение было равно 1:9,375 (Cu:NaBH4).4eM больше содержание ионов меди в растворе, тем большее количество ядер нуклеации образуется при добавлении борогидрида натрия. Если не ограничивать скорость роста НЧ, то может быть получена дисперсия достаточно крупных частиц с широким распределением по размерам, которые неустойчивы к агрегации и седиментации.

Существенно сннзить скорость роста НЧ можно при введении в систему ПАВ. Если количества ПАВ, содержащегося в системе, недостаточно, то будет происходить образование более крупных частиц. При образовании сплошного адсорбционного слоя на поверхности всех образовавшихся НЧ их рост может быть остановлен, в результате возможно получение дисперсии НЧ с узким распределением по размерам.

В данной работе была определена область существования водных дисперсий НЧ меди, устойчивых к седиментации (рис. 1). При увеличении концентрации меди (при постоянной концентрации ПАВ) дисперсия НЧ становится неустойчивой и происходит выпадение осадка.

260 ■

МО -

120 -

Z- 2 00 -

f 80 А

Л 60

40 -.20 -

О

Концентрация Си* м.\]

♦-0,008 —тАг- 0.0016 —О— 0,0024

/

0,01 0,02 0,03 0,04

Конце «грация Tween 80. мМ

0,05

0,06

Рис. 2. Зависимости средних диаметров НЧ меди от концентрации ПАВ в системе

С помощью метода динамического светорассеяния были определены размеры наночастиц меди. На рис. 2 представлены зависимости диаметра частиц от концентрации ПАВ в системе. Как видно из приведенных зависимостей, образуются НЧ с диаметром 22-45 им. В определенном диапазоне

концентраций ПАВ средний диаметр НЧ практически не изменяется. При дальнейшем росте концентрации ПАВ средний диаметр увеличивается. Это может происходить как из-за синтеза более крупных НЧ меди, так и из-за образования агрегатов в водной дисперсии. На рис. 3 представлена микрофотография НЧ, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа. Средний диаметр НЧ меди при концентрации CuSC>4 0,0024 мМ и Tween 80 0,025 мМ составляет ~ 40 нм. При других концентрациях сульфата меди и ПАВ были получены аналогичные микрофотографии, средний диаметр НЧ меди составляет 20-40 нм. Следовательно, увеличение диаметра на рис. 2 при увеличении концентрации Tween 80 в растворе связано с образованием агрегатов НЧ меди.

Рис. 3. Микрофотография НЧ меди, синтезированных при концентрации сульфата меди 0,0024 мМ и концентрации Tween 80 0,025 мМ

Однако, несмотря на протекание агрегации, размер агломератов НЧ недостаточно большой, и водные дисперсии НЧ меди сохраняют устойчивость к седиментации в течение длительного времени.

Библиографические ссылки

1. Andrievski R.A., Glezer A.M. Size effects in properties of nanomaterials. // Scripta Materialia, 2001. Vol. 44. No 8-9. PP. 1621-1624.

2. Wu Szu-Han, Chen Dong-FIwang Synthesis of high-concentration Cu nanoparticles in aqueous СТАВ solutions. //Journal of Colloid and Interface Science, 2004. Vol. 273. PP. 165-169.

3. Modifier effects on chemical reduction synthesis of nanostructured copper. / Cheng Xiaonong [ets.]; // Applied Surface Science, 2006. Vol. 253. PP. 2727-2732

УДК 678.5.06-416:539.21

А. А. Серцова, М. Ю. Королева, E. В. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

СИНТЕЗ ДВОЙНЫХ СЛОИСТЫХ ГИДРОКСИДОВ для ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕСТОЙКИХ СВОЙСТВ ИАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПЛАСТИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА

In this study the method of co-precipitation in aqueous solutions was used for synthesis of layered double hydroxide with the composition Mg?А 1(ОН)5(СОз)|^'mH20. The synthesized samples have been studied by SEM and energy-dispersive X-ray spectroscopy. Layered double hydroxides were added to the. plasticized polyvinylchloride at weight fractions less than 15% and their flame retardant properties have been investigated.

В данной работе методом совместного осаждения из раствора были синтезированы Двойные слоистые гидроксиды состава Mg^AlfOHX^COj^/r'mfbO. Полученные соединения были исследованы при помощи РЭМ и реитгеноструктурного анализа. Были получены полимерные композиции на основе полученных слоистых двойных гидроксидов и пластифицированного поливинилхлорида, причем количество добавляемого двойного гидроксида не превышало 15'%. Исследованы огнестойкие свойства полученных нанокомпозитов.

Объем производства гибких полимеров в 2008 году составил около 25 000 тыс. тонн (по данным Chemical Market Resources Inc.). В мировой практике среди таких полимеров доминирующими являются ПВХ-пластикаты. Данный полимер обладает рядом неоспоримых достоинств. ПВХ используется в большом количестве медицинском секторе, и за все время его применения не было ни одного случая, когда ПВХ или связанные с ним материалы, стали причиной медицинских .проблем. Гибкость ПВХ может быть варьироваться при изменении содержания пластификатора, при этом не требуется особое технологическое оборудование. Разработка альтернативных мате-