velikol.ru
1

УДК 57.056:[546.57:544.77.023]

Исследование условий получения дисперСИЙ серебра РАЗНЫХ РАЗМЕРОВ

Санкович И.А., Федорова А.Г, Кузьмина Л.Н.

Кафедра экспериментальной физики КемГУ

i.Sankovich@mail.ru
Основной тенденцией в развитии технологии XXI века является переход к исследованию объектов, размеры которых не превышают нескольких нанометров. Создание объектов столь малых размеров - вполне реальная и осуществимая в настоящее время задача, которая открывает широкие возможности для создания новых эффективных катализаторов, сенсорных систем, препаратов с высокой биологической активностью для применения в экологии, медицине и сельском хозяйстве. Успехи в научном исследовании и использовании наночастиц металлов в значительной мере зависят от возможностей методов синтеза от того, позволяет ли выбранный метод получать частицы, удовлетворяющие требованиям данной научной или практической задачи. Существует две основные группы методов получения наночастиц металлов[2,3]:

Физические - измельчение массивного вещества до частиц соответствующих размеров.

Химические -  создание агрегатов из более мелких частиц. Метод основан на восстановлении ионов металлов до атомов в растворе. Появление атомов металлов запускает процесс агрегации атомов и ионов с образованием наночастиц.

Для практического применения наночастиц время их жизни должно быть достаточно велико; отсюда вытекает, что наиболее ценными оказываются те методы, которые дают возможность получать достаточно стабильные частицы металла в наноразмерном состоянии и в течение длительного времени сохранять высокую химическую или биологическую активность.

На сегодняшний день существуют разные варианты химического синтеза, различающиеся типом восстановителя, способом стабилизации наночастиц и другими особенностями.

Одним из таких является метод восста­новления нитрата серебра гидрохиноном или таннином. Первый метод получения серебряных золей заключается в восстановлении нитрата серебра гидрохиноном в присутствии лимоннокислого натрия и буферного раствора. На рис.1 представлена микрофотография наночастиц серебра, полученных в лаборатории синтеза светочувствительных систем кафедры экспериментальной физики КемГУ. Второй метод основан на восстановлении нитрата серебра таннином в присутствии карбоната калия или буферного раствора тетрабората натрия и гидроксида натрия (рН = 9,8). Для контроля за формированием и адсорбцией наночастиц используется метод спектрофотометрии.


Рис.1. Микрофотография наночастиц серебра, полученных восстановлением

нитрата серебра гидрохиноном.

( dmin = 43,8 нм, dmax = 153,6 нм)


Рис.2. Спектры оптического поглощения при формировании наночастиц серебра методом восстановления нитрата серебра таннином. (1) 30 мин после синтеза, (2) после 9 дней хранения.
Опираясь на научные публикации[1,2], можно судить о том, что уже через несколько минут после введения нитрата серебра происходит резкое изменение спектра, появляется хорошо оформленная полоса наночастиц Ag (λмакс ≈ 420 нм). Наблюдается рост поглощения в максимуме полосы (величины Dмакс) в течение 9 дней хранения, а затем процесс должен замедляться и выходить на стационарный уровень. Предполагается, что изменение Dмакс в течение последующих нескольких месяцев составит менее 10% от значения, регистрируемого через 9 дней после начала синтеза. Кроме основной полосы наночастиц в спектре (1) присутствует также полоса с λмакс ≈ 320 нм; ее появление, вероятно, обусловлено формированием агрегатов или кластеров серебра меньшего размера в результате взаимодействия танина с ионами Ag на поверхности наночастиц. Предполагается, что именно малые частицы диаметром порядка нескольких нанометров ответственны за поглощение в области 420 нм.

В целом можно заключить, что наночастицы серебра, полученные методом восстановления нитрата серебра танином, остаются стабильными в растворе и на воздухе в течение длительного времени. Синтез идет на воздухе, что значительно удешевляет технологию. Во многих случаях для синтеза наночастиц серебра требуется вакуум или атмосфера инертного газа, чтобы не допустить химических превращений, что сопряжено с усложнением процедуры синтеза (с необходимостью использования дорогостоящего оборудования, проведения дополнительных операций и др.). Метод прост – можно  получать сравнительно дешево большие количества наночастиц.

В настоящее время в лаборатории синтеза светочувствительных систем КЭФ КемГУ проводится ряд экспериментов по варьированию условий синтеза для получения наночастиц серебра различных размеров.
Литература

1. Егорова Е. М., Ревина А. А.., Ростовщикова Т. Н., Киселева О. И. Бактерицидные и каталитические свойства стабильных наночастиц серебра в обратных мицеллах. Вестник московского университета. Серия 2. Химия. 2001. Т. 42. № 5.

2. Сергеев, Г.Б. Нанохимия. Химия - М.: Книжный дом университет, 2006. - 333 с.

3. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства. Екатеринбург: УрО РАН,1998.
Научный руководитель – к.х.н., доцент Звиденцова Н.С.