УДК 544.77:546.57
ПОЛУЧЕНИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА
,
Кафедра экспериментальной физики
ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»
*****@***ru
До начала 1980-х гг. научный и прикладной интерес к наночастицам (НЧ) серебра был обусловлен лишь возможностью их применения в качестве высокодисперсной подложки для усиления сигнала молекул органических соединений в спектроскопии КР. Кроме того, антибактериальные препараты (типа колларгола) на основе коллоидного серебра хорошо зарекомендовали себя в медицине. Фундаментальные исследования, проведенные в 1980-1990-х гг. показали, что НЧ серебра обладают редким сочетанием ценных качеств: уникальными оптическими свойствами, обусловленными поверхностным плазменным резонансом (ППР), высокоразвитой поверхностью, каталитической активностью, высокой емкостью двойного электрического слоя и др. Благодаря этому они служат материалом для создания электронных, оптических, сенсорных устройств нового поколения. Тенденция к миниатюризации и необходимость совершенствования технологических процессов привели за последние двадцать лет к значительному увеличению числа исследовательских работ, посвященных получению и изучению свойств серебряных НЧ; их синтез в настоящее время является одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений коллоидной химии [1].
Результаты научных исследований и использования наночастиц металлов в значительной мере зависят от возможностей методов синтеза. В настоящее время одним из основных методов получения компактных наноматериалов является метод химического восстановления.
В настоящей работе проведено исследование влияния типа восстановителя на конечные характеристики получаемых дисперсионных систем. В качестве контроля за формированием частиц использовался метод спектрофотометрии. Размер и форму частиц серебра определяли с помощью электронной микроскопии (рис. 1). Первая методика [2] получения гидрозолей серебра основана на восстановлении нитрата серебра концевыми группами поливинилпирролидона. В 8 мл дистиллированной воды растворяли 0,341г поливинилпирролидона (ПВП), нагревали до 60оС и при интенсивном перемешивании добавляли 3 мл нитрата серебра. Затем полученную систему помещали в термошкаф и выдерживали при температуре 60оС в течение 21 часа. После этого проводилось снятие спектров поглощения (рис. 2б).
Следующая методика [3] основана на химическом восстановлении нитрата серебра формальдегидом, стабилизированным ПВП, в присутствии пиридина и триэтиламина. При комнатной температуре в 100 мл бидистилированной воды растворяли 6,8 г ПВП, добавляли 1,7 г нитрата серебра, затем 6,8 г формалина. В течение 10 мин раствор перемешивался с помощью магнитной мешалки. После этого по капле добавляли 0,11 мл триэтиламина. В течение часа суспензия перемешивалась на магнитной мешалке, после чего была трижды центрифугирована и осадок промыт спиртом. На рис. 2а представлен спектр поглощения конечного продукта.
По третьей методике [4] нитрат серебра восстанавливали танином. К 100 мл дистиллированной воды последовательно добавляли 1,5 мл раствора таннина, 7,5 мл буферного раствора тетрабората натрия и гидроксида натрия (рН=9,8). Затем при интенсивном перемешивании 0,4 мл раствора нитрата серебра. Синтез проводился при комнатной температуре, спектры поглощения представлены на рис. 2в.
Рис. 1. Микрофотография наночастиц серебра, полученных методом химического восстановления танином.
Рис. 2. Оптические спектры коллоидных растворов серебра, полученных: а) химическим восстановлением нитрата серебра формалином, стабилизированным ПВП; б) восстановлением нитрата серебра таннином; в) восстановлением нитрата серебра концевыми группами поливинилпирролидона.
Оптические спектры полученных растворов серебра регистрировали на спектрофотометре СФ-56 в кварцевых кюветах с длиной оптического пути 10 мм в диапазоне 190-1100 нм, в кювете сравнения находилась дистиллированная вода.
В оптическом спектре гидрозоля серебра, полученного химическим восстановлением нитрата серебра формалином, наблюдается максимум при л = 437 нм, восстановлением нитрата серебра концевыми группами поливинилпирролидона при л = 420 нм. При восстановлении нитрата серебра таннином л = 412 нм, что по литературным данным соответствует поглощению частиц серебра размером в 10-15 нанометров. Распределение частиц по размерам более однородно, чем при использовании других восстановителей.
Таким образом, в работе приведено сравнительное исследование условий получения наночастиц серебра в водных растворах методом химического восстановления при различных восстановителях.
Литература
1. Крутяков, и свойства наночастиц серебра: достижения и перспективы [текст]/ , , // Успехи химии.-2008.- Т.11.-№3.-С.242-265.-Библиогр: с.265.
2. Washio, Isao Reduction by the End Groups of Poly( vinyl pyrrolidone): A New and Versatile Route to the Kinetically Controlled Synthesis of Ag Triangular Nanoplates./ Isao Washio, Yujie Xiong, Yadong Yin, Younan Xia // Advanced materials, 2006, 18, 1745-1749.
3. Steve Lien-Chung Hsu, Synthesis of contamination-free silver nanoparticles for micro-interconnects./ Steve Lien-Chung Hsu, Rong-Tarng Wu //Materials Letters 2007, 61, 3719-3722.
4. , Адсорбция из растворов на поверхности частиц серебра / , , //Журнал физической химии.- 1989.-T. LXIII.-№12.-С. 3295-3299.
Научный руководитель – к. х.н., доцент
