Синтез та фотохімічні властивості біметалічних наночастинок благородних металів в водному середовищі та в кремнеземній матриці - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ СИНТЕЗ ТА ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ БІМЕТАЛІЧНИХ НАНОЧАСТИНОК БЛАГОРОДНИХ МЕТАЛІВ В ВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ ТА В КРЕМНЕЗЕМНІЙ МАТРИЦІРоботу виконано в Інституті хімії поверхні ім. Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор Капінус Євгеній Ілліч, Інститут сорбції та проблем ендоекології НАН України, старший науковий співробітник кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Борисенко Микола Васильович Інститут хімії поверхні ім. Захист відбудеться “04” березня 2010 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.210.01 в Інституті хімії поверхні ім. Головними факторами синтезу, які визначають оптичні властивості і морфологію БМНЧ в колоїдних середовищах та кремнеземних матрицях є: порядок фотовідновлення відповідних іонів, хімічна природа стабілізатора, енергія і час УФ-опромінення, температурна обробка кремнеземних плівок і порошків, кількість і порядок нанесення кремнеземних плівок методом „dip-coating”. Висока адсорбційна здатність кремнезему до металічних НЧ визначається взаємодією функціональних груп стабілізатора з гідроксильними групами поверхні а також локалізацією БМНЧ в порах кремнезему.Показано, що однією з обовязкових умов синтезу біметалічних наночастинок типу сплав є одночасність відновлення іонів металів в розчині кетильними радикалами та аніон-радикалами бензофенону в присутності стабілізатора в процесі УФ-опромінення. · Вперше показано, що синтез біметалічних наночастинок в кремнеземній матриці здійснюється виключно за умови роздільного відновлення відповідних іонів в прекурсорі SIO2, при їх послідовному нанесенні на субстрат і застосуванні УФ-опромінення та термообробки. · Вперше показано наявність хімічного звязку між біметалічними наночастинками металів і матрицею кремнезему за результатами вимірювання рентгено-фотоелектронних спектрів плівок при зовнішньому накладанні негативного потенціалу. · Вперше виявлено високу бактерицидну активність біметалічних наночастинок в колоїдних розчинах та в суспензіях на основі високодисперсного кремнезему по відношенню до бактерій E-coli і показано, що наночастинки Au, які не впливають на редукцію вирощених колоній бактерій, мають виражену бактерицидну дію при розмноженні патогенних мікроорганізмів. Синтез біметалічних наночастинок благородних металів контрольованого складу та морфології в колоїдних розчинах, кремнеземних плівках і порошках за допомогою методів фотохімічного та термічного відновлення іонів, та розробленої технології синтезу плівок SIO2 з біметалічних наночастинок дає можливість одержувати заздалегідь обумовлені нанокомпозити.В першому розділі проведено огляд літератури за темою дисертації, в якому розглянуті відмінності між фізико-хімічними властивостями масивних металів і нанорозмірних частинок (НЧ), показані основні механізми синтезу і формування моно-і біметалічних наночастинок (БМНЧ), проаналізовані спектри поглинання БМНЧ типу сплав і ядро-оболонка, пояснено механізми звязування НЧ з кремнеземною матрицею.Фотогенерація БМНЧ при послідовному введенні іонів в реактор - спочатку срібло, потім золото - призводить до утворення структур типу ядро-оболонка із срібним ядром і золотою оболонкою. Із спектру поглинання для НЧ Ag ядро / Au оболонка видно, що домінуючим є максимум поглинання для металу, який формує оболонку. При зворотному порядку фотовідновлення іонів (спочатку золота, а потім срібла) утворюється структура типу Au ядро / Ag оболонка. Потрібно зазначити, що внаслідок дуже складного механізму відновлення іонів металів, їх взаємодії шляхом дифузії, наявності оболонки стабілізатора навколо сформованих наночастинок не всі НЧ в розчині сполучені в біметалічну композицію, тобто поряд з наночастинками типу ядро-оболонка в реакційній суміші існують і монометалічні наночастинки срібла і золота. Внаслідок великої різниці між константами решітки (для срібла а = 0,4086, для міді а = 0,36150) цих металів затруднюється дифузія одного металу в іншому і тому один метал покривається шаром іншого металу.Розроблені методики синтезу нових композитних матеріалів, що містять біметалічні наночастинки золото-срібло в колоїдних розчинах та на поверхні мезопористих плівок SIO2 і частинок високодисперсного кремнезему шляхом фотохімічного, термічного або комбінованого відновлення іонів Ag і AUCL4-. Виявлено, що в реакціях фотосенсибілізованого відновлення пар іонів Ag (I)/Au (III), Ag (I)/Cu (II) та Au (III)/Cu (II) в присутності стабілізаторів (СТАБ, гліцерин) утворюються стійкі колоїдні розчини біметалічних нанорозмірних частинок. Встановлено основні фактори, що визначають морфологію біметалічних наночастинок в водному розчині. Встановлено фактори формування різної структури Ag-Au (сплав або ядро-оболонка) а також суміші монометалічних наночастинок в кремнеземних плівках: порядок нанесення прекурсорів кремнезему з відповідними іонами на субстрат, час УФ-опромінення, хімічна природа темплату, температурна обробка плівок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ