CC BY
36Khodakov G.S., Yudkin Yu.P. The sedimentation analysis of highly disperse systems. M.: Khimiya. 1981. 191 p. (in Russian).
11. Моргунов А.Ф., Кручинина Н.Е., Тимашёва Н.А., Моргунов П. А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология.
2005. Т. 48. Вып. 12. С. 111-114;
Morgunov A.F., Kruchinina N.E., Timashyova N.A., Morgunov P.A. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2005. V. 48. N 12. P. 111-114 (in Russian).
12. Моргунов А.Ф., Кручинина Н.Е., Тимашёва Н.А., Моргунов П. А. // Изв. вузов. Химия и хим. технология.
2006. Т. 49. Вып. 4. С. 20-24;
Morgunov A.F., Kruchinina N.E., Timashyova N.A., Morgunov P.A // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2006. V. 49. N 4. P. 20-24 (in Russian).
13. Соколов В.Н. // Соросов. образ. жур. 2000. Т. 6. Вып. 9. С. 59-65;
Sokolov V.N. // Sorosovckiy obraz. jur. 2000. V. 6. N 9. P. 59-65 (in Russian).
14. Lagaly G., Ziesmer S. // Adv. in Col. and Inter. Sci. 2003. V. 100. P. 105-128.
15. Etelka Tombacz, Marta Szekeres // Applied Clay Science. 2004. V. 27. P. 75-94.
16. Etelka Tombacz., Marta Szekeres // Applied Clay Sci. 2006. V. 34. P. 105-124.
17. Maged A. Osman. // J. Mater. Chem. 2003. V. 13. P. 23592366.
18. Иванова А.В., Михайловна Н.А. Технологические испытания глины. Екатер.: УГТУ-УПИ. 2005. 41 с.; Ivanova A.V., Mikhaiylovna N.A. Technological tests of clay. Ekater.: UGTU-UPI. 2005. 41 p. (in Russian).
19. Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. СПб.: Лань. 2004. 336 с.; Gelphman M.I., Kovalevich O.V., Yustratov V.P. Colloid chemistry. SPb.: Lan. 2004. 336 p. (in Russian).
20. Яковлева А.А., Во Дай Ту, Чыонг Суан Нам // В мире науч. откр. 2010. № 4 (10). Ч 15. С. 129-132;
21. Yakovleva A.A., Vo Dai Tu, Truong Xuan Nam // V mire nauch. otkr. 2010. N 4 (10). V. 15. P. 129-132 (in Russian).
22. Wendelbo R., Rosenqvist IT. // Proceedings of the International Clay Conference. Denver: The clay miner. soc. 1985. P. 422-426.
Кафедра химии
УДК 541.182.023.4
В.Д. Буиклиский, А.В. Беспалов
СТАБИЛИЗАЦИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ СЕРЕБРА В СПИРТОВОМ
РАСТВОРЕ ПОЛИЭФИРА
(Кубанский государственный университет) e-mail: [email protected]
Исследован процесс формирования наночастиц серебра в спиртовом растворе полиэфира. Полученные золи изучены при помощи оптической спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии.
Ключевые слова: наночастицы серебра, полиэфир, стабилизация, спиртовой раствор, восстановление
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время актуальной задачей современной химии является получение устойчивых дисперсий металлических наночастиц. Большое число работ как отечественных, так и зарубежных авторов посвящено получению металлических наночастиц в водных растворах, в то же время работ, посвященных синтезу золей металлов в неводных средах, существенно меньше [1-3].
Основной проблемой получения золей металлов является склонность наночастиц к процессам агрегации. Одним из наиболее эффективных путей предотвращения агрегации является стабилизация дисперсий при помощи высокомолекулярных соединений [2,4]. Известно, что полиме-
ры, вводимые в раствор, в котором осуществляется синтез наночастиц, ведут себя как «покрывающие» лиганды, останавливающие на определенном этапе дальнейший рост частиц [5].
Целью данной работы было исследование возможности использования полиэфира для стабилизации наноразмерных частиц серебра в изо-пропаноле.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В работе использовали следующие вещества: нитрат серебра, борогидрид натрия, изопро-панол (все реактивы квалификации «х.ч.»).
В качестве стабилизатора применяли простой полиэфир Лапрол 5003 (ОАО «Нижнекамск-
нефтехим») - продукт алкоголятной полимеризации окиси этилена и окиси пропилена с глицерином (М = 5000±300).
Синтез золей серебра осуществляли следующим образом: к раствору нитрата серебра в изопропаноле при интенсивном перемешивании добавляли Лапрол 5003 (получали раствор с массовой долей полиэфира 3,3%), после чего проводили восстановление свежеприготовленным раствором борогидрида натрия в изопропаноле. Золь сравнения синтезировали аналогичным образом без добавления полиэфира.
Спектры поглощения золей в видимой области регистрировали на спектрофотометре Specord M40 (Carl Zeiss), используя кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя 1 см.
Исследование методом сканирующей электронной микроскопии проводили спустя 14 суток после синтеза на приборе JSM-7500F (JEOL) при ускоряющем напряжении 10 кВ. Образец для исследования готовили следующим образом: каплю препарата наносили на подложку, после чего удаляли избыток растворителя.
ИК спектры поглощения чистого полимера и полимера, содержащего наночастицы серебра, регистрировали на спектрометре ИнфраЛЮМ ФТ-02 (Люмэкс). Исследуемые образцы полимеров помещались между окнами из KBr. Для удаления растворителя полученный золь серебра подвергался высушиванию под вакуумом.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
На рис. 1 представлена эволюция во времени спектров поглощения полученных золей серебра. В спектре золя сравнения (рис. 1a) присутствует широкая полоса поглощения с максимумом в области 395-400 нм. Наличие протяженного длинноволнового крыла свидетельствует об образовании рыхлых агрегатов серебра [6, 7]. Отмечается уменьшение интенсивности поглощения, связанное, по-видимому, с постепенным осаждением агрегатов серебра.
В спектре золя, полученного в присутствии Лапрола 5003, наблюдается интенсивная полоса поверхностного плазмонного резонанса (ППР) с максимумом в районе 415 нм (рис. 1b). При этом отмечается интенсивный рост поглощения в течение первых 48 часов, после чего этот процесс замедляется. Отсутствие поглощения в длинноволновой области свидетельствует о предотвращении процессов агрегации наночастиц. Смещение максимума полосы ППР с 395 нм (не-стабилизированный золь) до 415 нм, по-видимому, связано с увеличением среднего диаметра наночастиц.
Рис. 1. Спектры поглощения золя сравнения (а) и золя, стабилизированного полиэфиром (b): 1 - через 20 минут после синтеза, 2 - через 24 часа, 3 - через 48 часов, 4 - через 7 суток,
5 - через 14 суток Fig. 1. Absorption spectra of non-stabilized sol (a) and sol stabilized by polyether (b): 1 - 20 minutes after preparation, 2 - over 24 hours, 3 - over 48 hours, 4 - over 7 days, 5 - over 14 days
На электронной микрофотографии золя серебра, стабилизированного Лапролом 5003, присутствуют сферические наночастицы серебра, средний диаметр которых составляет 14±5 нм (рис. 2).
ИК спектры поглощения Лапрола 5003 и исследуемого композита представлены на рис. 3. Как можно заметить, спектры чистого полиэфира и полиэфира, содержащего наноразмерные частицы серебра, практически не имеют отличий, что позволяет сделать вывод о том, что структура полимера не претерпевает существенных изменений в процессе взаимодействия с формирующимися частицами. Эти данные свидетельствуют о слабом взаимодействии молекул полиэфира с поверхностью наночастиц серебра.
Рис. 2. Электронная микрофотография наночастиц серебра Fig. 2. Electron micro photo of silver nano particles
Т, %
юо -
90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -100 -
2000 -1
Т, %
2000 -1
Рис. 3. Fig. 3.
ИК спектры чистого полиэфира (а) и полиэфира, содержащего наночастицы серебра (b) IR spectra of polyether (a) and polyether containing the silver nano particles (b)
В результате проведенных исследований установлено, что добавление полиэфира в реакционную смесь эффективно препятствует агрегации наночастиц. Золи серебра в изопропаноле, стабилизированные полиэфиром, устойчивы в течение длительного времени. Таким образом, несмотря на небольшую молекулярную массу Лапрола 5003 и его слабое взаимодействие с поверхностью нано-частиц, он, тем не менее, оказывается весьма эффективным стабилизатором золей серебра. Причиной этого, вероятно, является механизм стабилизации золя исследуемым полиэфиром, сущность которого заключается в том, что молекулы полимера в растворе находятся в пространстве между частицами и препятствуют их агрегации. Подобный механизм стабилизации характерен для многих неионогенных полимеров, одним из условий его эффективности является высокая концентрация полимера [4]. В случае же Лапрола 5003 его разветвленная структура способствует более эффективному предотвращению агрегации частиц по сравнению с линейными полимерами, что позволяет использовать растворы с меньшей концентрацией стабилизирующего полимера.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сергеев Г.Б. // Успехи химии. 2001. Т. 70. № 10. С. 915933;
Sergeev G.B. // Russ. Chem. Rev. 2001. V. 70. N 10. P. 809-825
2. Помогайло А.Д. // Успехи химии. 1997. Т. 66. № 8. С. 750-790;
Pomogaiylo A.D. // Russ. Chem. Rev. 1997. V. 66. N 8. P. 679-716.
3. Терская И.Н., Найденко Е.В., Макаров С.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2010. Т. 53. Вып. 9. С. 102-105;
Terskaya I.N., Naiydenko E.V., Makarov S.V. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2010. V. 53. N 9. P. 102-105 (in Russian).
4. Mayer A.B. // Polym. Adv. Technol. 2001. V. 12. P. 96-106.
5. Губин С.П., Катаева Н.А. // Координационная химия. 2006. Т. 32. № 12. С. 883-893;
Gubin S.P., Kataeva N.A. // Russian Journal of Coordination Chemistry. 2006. V. 32. N 12. P. 849-858.
6. Карпов С.В., Попов А.К., Слабко В.В., Шевнина Г.Б. // Коллоид. журн. 1995. Т. 57. № 2. С. 199-206; Karpov S.V., Popov A.K., Slabko V.V., Shevnina G.B. // Colloid Journal. 1995. V. 57. N 2. P. 151-157
7. Карпов С.В., Слабко В.В., Чиганова Г.А. // Коллоид. журн. 2002. Т. 64. № 4. С. 474-492;
Karpov S.V., Slabko V.V., Chiganova G.A. // Colloid Journal. 2002. V. 64. N 4. P. 425-442.
Кафедра органической химии и технологии
