Способ получения наночастиц серебра в полимерных матрицах при лазерном облучении


 


Владельцы патента RU 2510310:

Общество с ограниченной ответственностью "Суперматериал" (RU)

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано для создания фотонных кристаллов, оптических фильтров, высокочувствительных сенсоров и микролазеров. Способ получения покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра в полимерной матрице включает восстановление азотнокислого серебра в реакционном растворе. Реакционный раствор готовят последовательным добавлением растворов азотнокислого серебра, цитрата натрия, олеата натрия и боргидрида натрия к полимерной матрице, в качестве полимера которой используют водный раствор поливинилового спирта или водный раствор желатина. Восстановление ведут при облучении полученного раствора лазерным излучением на длине волны 510,6 нм или 578,2 нм. Обеспечивается получение стабильных, высокоупорядоченных покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра. 4 пр.

 

Изобретение может быть использовано для получения высокоупорядоченных ансамблей покрытых оболочкой наночастиц благородных металлов в полимерных матрицах.

Известен способ получения наночастиц серебра, покрытых лигандной оболочкой 11-меркаптоундекановой кислоты, которая позволяет эффективно менять физико-химические свойства наночастиц. К недостаткам этого способа относится отсутствие матрицы, в результате чего образование лигандной оболочки протекает параллельно с агрегацией наночастиц. В результате образуются ансамбли наночастиц с высокой степенью агрегации и широким распределением по размерам (RU патент 2364471 С1, 2009).

Также известен способ получения наночастиц серебра покрытых лигандной оболочкой bis (p-sulphonatophenyl) phenylphosphine dehydrate dipotassium под действием флюоресцентной лампы мощностью 40 Вт (US патент 7,135,054 В2). Показано, что облучение исходного реакционного раствора светом от 350 до 700 нм приводит к формированию треугольных нанопризм с длиной ребра от 30 до 120 нм и толщиной от 7 до 11 нм. Однако авторам не удалось найти условия, позволяющие направленно регулировать размеры нанопризм.

Также известен способ получения наночастиц серебра, покрытых лигандной оболочкой bis (p-sulphonatophenyl) phenylphosphine dehydrate dipotassium под действием света (ЕР 1613787 А4). Использовались два типа источников света: флюоресцентная лампа с фильтрами, позволяющими выделять различные спектральные области, и лазер. Показано, что образующиеся наночастицы имеют бимодальное распределение, которое не зависит от спектральной ширины линии, а определяется положением ее центра. Выбор длины волны излучения и использование излучения на двух разных длинах волн позволяет регулировать функцию распределения по размерам наночастиц. Недостатком этого метода является полимодальное распределение полученных частиц.

Ранее был описан способ получения покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра под действием флюоресцентной лампы мощностью 40 Вт, излучающей в интервале длин волн от 350 до 700 нм. В качестве лигандной оболочки использовался bis (р-sulphonatophenyl) phenylphosphine dehydrate dipotassium. Уровень pH среды поддерживался добавлением цитрата натрия. Длина волны излучения контролировалась с помощью оптических фильтров. Показано, что выбор длины волны, времени облучения и уровня рН позволяет получать наночастицы серебра в виде нанопризм различного размера. К недостаткам этого метода относится широкое распределение наночастиц серебра по размерам и форме (US патент 7,776,13082).

Техническим результатом изобретения является получение стабильных высокоупорядоченных наночастиц серебра, покрытых лигандной оболочкой в полимерной матрице.

Технический результат достигается в способе получения покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра в полимерной матрице, включающем восстановление азотнокислого серебра боргидридом в реакционном растворе. Реакционный раствор готовят последовательным добавлением растворов азотнокислого серебра, цитрата натрия, олеата натрия и боргидрида натрия к полимерной матрице, в качестве полимера которой используют водный раствор поливинилового спирта или водный раствор желатина. Восстановление ведут при облучении полученного раствора лазерным излучением на длине волны 510,6 нм или 578,2 нм.

Таким образом, наночастицы серебра получали восстановлением азотнокислого серебра натрий боргидридом в растворе поливинилового спирта или желатина. Реакционный раствор готовили последовательным добавлением к раствору поливинилового спирта или желатина, растворов азотнокислого серебра, цитрата натрия, олеата натрия и боргидрида натрия. Полученный раствор перемешивался на магнитной мешалке и помещался в кварцевую кювету, которую в свою очередь помещали в термостатируемую камеру для лазерного облучения. Для облучения использовали медный лазер, излучающий свет на длинах волн 510,6 нм и 578,2 нм. Для выделения нужной в эксперименте длины волны использовали призму.

Проведение реакции образования наночастиц серебра в высоковязких растворах желатина и поливинилового спирта приводит к резкому уменьшению подвижности наночастиц серебра. При этом подвижность исходных реагентов и образующихся молекулярных соединении серебра остается достаточно высокой. Таким образом, высоковязкий раствор препятствует агрегации наночастиц серебра и позволяет получать композиции наночастиц с узким распределением по размерам.

Дополнительным фактором, способствующим получению наночастиц с унимодальным распределением, является лазерное облучение. Высоковязкие растворы желатина и поливинилового спирта представляют собой гелеобразные состояния, в которых области, содержащие макромолекулы матрицы, чередуются со свободными полостями, содержащими растворитель и низкомолекулярные реагенты. Реакции образования наночастиц протекают, главным образом, в свободных полостях. Лазерное облучение резко увеличивает скорость образования наночастиц и тем самым препятствует их агрегации, которая возможна только при наличии диффузии между свободными полостями.

Заявленный способ получения высокоупорядоченных наночастиц в полимерных матрицах под действием лазерного излучения осуществляется следующим образом.

Пример 1.

Описан метод получения высоковязкого коллоидного раствора наночастиц серебра покрытых лигандной оболочкой олеата натрия в матрице поливинилового спирта в термостатированной кварцевой кювете под действием лазерного излучения. К 5 мл раствора поливинилового спирта с концентрацией 13 г/л добавлялось 1 мл раствора AgNO3, 0,5 мл раствора Na3C6H5O7, 0,5 мл раствора C17H33COONa и затем 1 мл раствора NaBH4. Концентрация AgNO3 менялась в интервале 1-2 ммоль/л. Концентрация NaBH4 - в интервале 2-4 ммоль/л. Концентрация раствора Na3C6H5O7 была равна 15 ммоль/л, а концентрация C17H33COONa 5 ммоль/л. Реакционный раствор перемешивался в течение 10 секунд и затем облучался лазером на длине волны 510,6 нм. Облучение приводило к появлению интенсивной окраски с максимумом в спектре поглощения при 560 нм. Показано, что увеличение концентрации азотнокислого серебра в реакционном растворе приводит к смещению максимума поглощения в длинноволновую область. После прекращения облучения параметры спектра сохранялись в течение длительного времени после прекращения излучения (больше одного месяца).

Пример 2.

Все вещества, концентрации и условия реакции в примере 2 совпадали с приведенными в примере 1. При этом реакционный раствор облучался лазером на длине волны 578,2 нм. Облучение так же как и в случае примера 1 приводило к появлению интенсивной окраски с максимумом в спектре поглощения на длине волны 650 нм. Сравнение примеров 1 и 2 показывает, что переход от длины волны облучения от 510,6 к 578,2 нм приводит к смещению максимума в спектре поглощения в длинноволновую область. После прекращения облучения параметры спектра сохранялись в течении длительного времени после прекращения излучения.

Пример 3.

В этом примере в качестве полимера матрицы использовался желатина. Все остальные вещества, концентрации и условия реакции совпадали с приведенными в примере 1. Реакционный раствор облучался лазером на длине волны 510,6 нм. Облучение приводило к появлению интенсивной окраски с максимумом в спектре поглощения при 575 нм.

Сравнение результатов примера 1 и примера 3 показывает, что переход от поливинилового спирта к желатину приводит к смещению максимума в спектре поглощения в длинноволновую область. После прекращения облучения параметры спектра сохранялись в течении длительного времени после прекращения излучения.

Пример 4.

В этом примере, как и примере 3, в качестве полимера матрицы использовался желатин. Все остальные вещества, концентрации и условия реакции совпадали с приведенными в примере 1. Реакционный раствор облучался лазером на длине волны 578,2 нм. Облучение приводило к появлению интенсивной окраски с максимумом в спектре поглощения при 685 нм. Сравнение примеров 3 и 4 показывает, что переход от длины волны облучения от 510,6 к 578,2 нм приводит к смещению максимума в спектре поглощения в длинноволновую область. После прекращения облучения параметры спектра сохранялись в течение длительного времени после прекращения излучения.

Из полученных во всех четырех примерах вязких растворов методом полива были приготовлены пленки. Параметры спектров поглощения пленок сохранялись неизменными в пределах 10% в течение более одного года. При этом во всем диапазоне сравнимых концентраций реагентов стабильность пленок на основе желатина превышала стабильность пленок на основе поливинилового спирта.

Способ получения покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра в полимерной матрице, включающий восстановление азотнокислого серебра в реакционном растворе, отличающийся тем, что реакционный раствор готовят последовательным добавлением растворов азотнокислого серебра, цитрата натрия, олеата натрия и боргидрида натрия к полимерной матрице, в качестве полимера которой используют водный раствор поливинилового спирта или водный раствор желатина, а восстановление ведут при облучении полученного раствора лазерным излучением на длине волны 510,6 нм или 578,2 нм.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано в производстве плотной износостойкой керамики, твердых электролитов. Способ получения нанопорошка сложного оксида циркония, иттрия и титана включает приготовление исходного раствора солей нитратов, введение в него органической кислоты и титансодержащего соединения и последующую термообработку.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Материал, содержащий фуллерен и кремний, получают термической обработкой исходных материалов в реакционной камере с помощью струи высокотемпературной плазмы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических параметров нанообъектов. Оптическая измерительная система содержит модуль изменения и контроля параметров оптической схемы и условий освещения; модуль освещения; модуль построения оптического изображения; модуль дефокусирования; модуль регистрации ряда изображений с различной степенью дефокусирования; модуль расчета ряда изображений с различной степенью дефокусирования; модуль сравнения зарегистрированных дефокусированных изображений с рассчитанными изображениями; модуль пользовательского интерфейса.

Изобретение относится к способам синтезирования новых материалов с заданными электрофизическими характеристиками и может быть применено для создания функциональных материалов с управляемыми характеристиками для нужд современной микро- и наноэлектроники.

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Порошкообразный хлорид металла или порошкообразную смесь по крайней мере двух хлоридов металлов обрабатывают в атмосфере водяного пара, который подают в реакционное пространство со скоростью 50-100 мл/мин, при температуре 400-800°C в присутствии активированного угля или при подаче в реакционное пространство оксида углерода(II), получаемого при разложении муравьиной кислоты HCOOH.

Изобретение относится к получению порошков для микроволновой техники и магнитооптики. Способ получения наноразмерного порошка железо-иттриевого граната включает приготовление водного раствора солей иттрия (III) и водного раствора солей железа (III).

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано для изготовления полупроводниковых газовых сенсоров, предназначенных для детектирования паров ацетона в воздухе.
Изобретение может быть использовано в биологических и медицинских исследованиях. Пористые частицы карбоната кальция формируют в результате реакции CaCl2+2NaHCO3→CaCO3↓+2NaCl+2H+, причем водный раствор квантовых точек, модифицированных избыточным количеством меркаптоуксусной кислоты, имеющей концентрацию 0,05-4 мг/мл, при интенсивном перемешивании приливают к 0,3 М раствору NaHCO3.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу диспергирования наноразмерного порошка диоксида кремния в жидкой среде. Может использоваться в качестве модифицирующей добавки в лакокрасочные материалы, бетоны, клеи для укладки плитки.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению объемных наноструктурных материалов. Пористую металломатричную основу формируют путем спекания в состоянии свободной засыпки полиморфных порошковых материалов дисперсностью 1-10 мкм.

Изобретение относится к химической промышленности, к производству наноразмерных порошков оксидов металлов для мелкозернистой керамики широкого спектра. Способ получения порошка диоксида церия включает стадии: получение водного 0,05М раствора нитрата церия или ацетата церия, используя Се(NО3)3·6Н2O или Се(СН3СОО)3·Н2O, получение спиртового раствора стабилизатора золя органического N-содержащего соединения: N,N-диметилоктиламина, тетраэтиламмоний гидроксида или моноэтаноламина с концентрацией 0,45-3,30М, 0,37М и 0,016М, получение золя в водно-органической системе соединением составленных растворов, упаривание водно-органической системы, формирование геля и термообработка геля в интервале температур 95-500°С по ступенчатому графику, причем в качестве стабилизатора золя используют одно из следующих низкомолекулярных органических N-содержащих соединений (N): N,N-диметилоктиламин, тетраэтиламмоний гидроксид, моноэтаноламин в виде спиртового раствора при мольном отношении N/металл, равном 1-20.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению модифицированных нанопорошков оксида цинка. Может использоваться в качестве строительных герметиков, работающих при высоких деформирующих нагрузках и требующих повышенных значений обратимых относительных удлинений.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению легко выделяемых и передиспергируемых наночастиц переходных металлов. Может использоваться в качестве ИК-поглотителей, в частности в прозрачных термопластичных или сшиваемых полимерах для архитектурного или автомобильного застекления.

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия. .

Изобретение относится к нанотехнологии новых материалов, а именно к производству порошковых препаратов плазмонно-резонансных (ПР) частиц, предназначенных для использования в различных областях науки и техники.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению наноразмерных порошков металлов группы железа. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, к устройствам для получения металлических порошков электролизом, а именно к катоду электролизера, который может быть использован в производстве композиционных материалов, например паст, лаков, красок, клеев, компаундов с электро- и теплопроводящими свойствами.

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия и орто-пара конверсии протия.

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия. .
Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к способу получения катализатора для изотопного обмена протия-дейтерия. .

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению наночастиц металлов. Предварительно подготовленную суспензию зародышевых наночастиц металла вводят в ростовую среду, содержащую водный раствор соединения металла концентрацией 10-5-10-3 М, восстанавливающий агент концентрацией 10-5-10-2 М, стабилизирующий агент концентрацией 10-3-1,0 М и термочувствительный агент концентрацией 0,1-10 мас. %. Полученную смесь облучают монохроматическим электромагнитным излучением с длиной волны, соответствующей длине волны поверхностного плазменного резонанса получаемых наночастиц. Облучение ведут до достижения максимального значения отношения разности оптических плотностей на длинах волн, соответствующих максимальному и минимальному значениям оптической плотности смеси, и разности длин волн, соответствующих максимальной оптической плотности смеси и оптической плотности, в два раза меньшей максимальной оптической плотности смеси в длинноволновой области спектра, определенных путем периодической регистрации спектра ростовой среды с растущими наночастицами, после чего выделяют наночастицы путем центрифугирования. Получают наночастицы металлов требуемого размера с узким распределением по размерам и вследствие этого с узким пиком поглощения на частоте поверхностного плазменного резонанса. 2 ил., 4 пр.
Наверх