Способ получения наночастиц серебра с модифицированной лигандной оболочкой в высокоывязкой матрице


 


Владельцы патента RU 2526967:

Общество с ограниченной ответственностью "Суперматериал" (RU)

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано для эффективного изменения оптоэлектронных свойств ансамблей покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра в вязких средах и пленках. Изобретение может быть использовано для создания фотонных кристаллов, оптических фильтров и нового поколения Рамановских лазеров. Для получения высокоупорядоченных ансамблей наночастиц серебра с лигандной оболочкой в высоковязкий водный раствор поливинилового спирта или желатины добавляют 3-6 ммоль/г раствора азотнокислого серебра, 15 ммоль/г олеата натрия и 10 ммоль/г боргидрида натрия. Реакция протекает без перемешивания. Изобретение позволяет получать в высоковязких средах и пленках ансамбли покрытых лигандной оболочкой наночастиц с низкой степенью агрегации. 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 полимера 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 2364471 С1, 2009).

Ранее также был описан способ получения наночастиц серебра в матрицах полиэтилениминов и поливиниламинов восстановлением из оксида или нитрата серебра в присутствии муравьиной кислоты, формальдегида, диэтаноламина или натрий борогидрида и в отсутствие лигандов, образующих защитный слой на поверхности наночастиц. Полимерные матрицы с аминогруппами являются восстановителями, поэтому несмотря на высокую стабильность получаемых композиций недостатком данного метода является участие аминогрупп в реакции и как следствие этого широкое распределения ансамбля наночастиц по размерам (US 0020170, 2011).

Из уровня техники известен способ для получения наночастиц серебра в высоковязких растворах путем введения раствора AgNO3 в раствор желатины, казеина или модифицированных биологических макромолекул и лиганда в этиловом спирте. По мнению авторов этиловый спирт выполнял функцию не только растворителя, но и восстановителя для азотнокислого серебра (US 0142899, 2011). К недостаткам этого метода относится получение низкоразмерных наночастиц с широким распределением по размерам (3-23 нм).

Известен также способ получения наночастиц серебра в матрице поливинилового спирта или поливинилпирролидона в качестве сенсоров для гигантского комбинационного рассеяния. Авторы патента пытались найти условия, когда вся поверхность наночастиц оставалась доступной для взаимодействия с анализируемым веществом. Выбор полимера матрицы и отсутствие активных лигандов дает возможность получать пленки, содержащие наночастицы серебра, высокоактивные в качестве сенсоров. К недостаткам данного метода относится низкая стабильность незащищенных лигандной оболочкой наночастиц (US 0286684 Al, 2006).

Наиболее близким аналогом является способ получения наночастиц серебра в присутствии лиганда с последующим добавлением производных поливинилового спирта (US 0043512, 2012). В качестве лиганда используется додециламин. Затем стабилизированные лигандом наночастицы серебра добавляют в раствор поливинилбутираля. Выбранная последовательность, когда синтез наночастиц происходит главным образом на первой стадии реакции, а добавление поливинилбутираля осуществляется на второй, приводит к агрегации наночастиц на первой стадии и как следствие этого к высокой степени неоднородности системы.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что наночастицы серебра получали восстановлением азотнокислого серебра натрий боргидридом в высоковязких растворах поливинилового спирта, желатины или поливинилбутираля. Реакционные растворы готовили последовательным добавлением к высоковязким растворам полимеров растворов нитрата серебра, лигандов и борогидрида натрия. Полученный раствор помещался в реактор, который в свою очередь помещали в термостатируемую камеру. Процесс получения нанокомпозиций протекал без перемешивания раствора.

Высоковязкие растворы желатины, поливинилового спирта и поливинилбутираля представляют собой гелеобразные (предгелеобразные) состояния, в которых области, содержащие макромолекулы матрицы, чередуются со свободными полостями, содержащими растворитель и низкомолекулярные реагенты. Таким образом, в высоковязких растворах желатины, поливинилового спирта и поливинилбутираля при отсутствии перемешивания в ходе реакции обеспечивается низкая подвижность наночастиц серебра в совокупности с высокой подвижностью исходных реагентов. Таким образом, высокая вязкость растворов и отсутствие перемешивания замедляют процессы агрегации, что в свою очередь повышает эффективность образования лигандной оболочки вокруг каждой отдельной наночастицы.

Показано, что проведение реакции в высоковязких растворах поливинилового спирта, желатины и поливинилбутираля при отсутствии перемешивания позволяет получать упорядоченные ансамбли покрытых лигандной оболочкой наночастиц.

Заявленный способ получения высокоупорядоченных наночастиц в полимерных матрицах осуществляется следующим образом.

Пример 1

Метод получения высоковязкого коллоидного раствора наночастиц серебра, покрытых лигандной оболочкой олеата натрия, в матрице поливинилового спирта в термостатированном реакторе при отсутствии перемешивания. К 15 мл водного раствора поливинилового спирта добавлялось 2 мл раствора азотнокислого серебра, 1 мл раствора олеата натрия и затем 2 мл раствора натрий боргидрида. Концентрация поливинилового спирта равнялась 23 г/л. Концентрация азотнокислого серебра изменялась от 3 до 6 ммоль/л. Концентрация олеата натрия 15 ммоль/л, а концентрация боргидрида натрия - 10 ммоль/л. В первые два часа реакции наблюдается появление окраски раствора с максимумом на длине волны 410 нм. При увеличении времени реакции и/или концентрации азотнокислого серебра происходит смещение полосы в спектрах поглощения в длинноволновую область. Оптические свойства пленок, полученных из композиций в поливиниловом спирте, сохраняются в течение длительного времени (больше полутора лет).

Пример 2

В этом примере в качестве матрицы использовался высоковязкий водный раствор желатины. Концентрация желатины составляла 15 г/л. Все остальные вещества и условия проведения реакции совпадали с описанными в примере 1. В результате реакции в течение часа наблюдалось появление окраски раствора с максимумом на длине волны 405 нм. Сравнение примеров 1 и 2 показывает, что переход от поливинилового спирта к желатине приводит к смещению максимума в спектре поглощения в коротковолновую область. Оптические свойства пленок, полученных из композиций в желатине, сохраняются в течение длительного времени (более двух лет).

Вода является сильным сольватирующим агентом, что приводит к диссоциации и последующей деструкции натрий боргидрида даже в отсутствие ионов серебра. Замена воды на менее полярные растворители приводит к увеличению времени жизни натрий боргидрида и уменьшению скорости реакции восстановления. Это в свою очередь позволяет получать наночастицы с меньшим содержанием дефектов.

Пример 3

Описано получение высокоупорядоченных покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра в растворе этилового спирта. В качестве матрицы использовался высоковязкий раствор поливинилбутираля в 96% этиловом спирте. К 15 мл раствора поливинилбутираля добавлялось 2 мл раствора азотнокислого серебра, 1 мл раствора олеата натрия и затем 2 мл раствора натрий боргидрида. Концентрация поливинилбутираля равнялась 8 г/л. Концентрация азотнокислого серебра изменялась от 2 до 4 ммоль/л. Концентрация олеата натрия 10 ммоль/л, а концентрация боргидрида натрия - 8 ммоль/л. В первый час реакции наблюдается появление окраски раствора с максимумом на длине волны 390 нм. При увеличении времени реакции и/или концентрации азотнокислого серебра происходит смещение полосы в спектрах поглощения в длинноволновую область. Оптические свойства пленок, полученных из композиций в поливиниловом спирте, сохраняются в течение длительного времени (больше двух лет).

Пример 4

Описано получение высокоупорядоченных покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра в растворе пропилового спирта. В качестве матрицы использовался высоковязкий раствор поливинилбутираля в пропиловом спирте. Все остальные вещества и условия проведения реакции совпадали с описанными в примере 3. В первые два часа реакции наблюдается появление окраски раствора с максимумом на длине волны 395 нм. При увеличении времени реакции и/или концентрации азотнокислого серебра происходит смещение полосы в спектрах поглощения в длинноволновую область. Оптические свойства пленок, полученных из композиций в поливиниловом спирте, сохраняются в течение длительного времени (больше двух лет).

Способ получения высокоупорядоченных покрытых лигандной оболочкой наночастиц серебра в матрице поливинилового спирта или желатины, включающий синтез наночастиц путем восстановления азотнокислого серебра в высоковязком растворе поливинилового спирта или желатины, отличающийся тем, что к водному раствору поливинилового спирта или желатины добавляют 3-6 ммоль/л раствора азотнокислого серебра, 15 ммоль/л олеата натрия и 10 ммоль/л боргидрида натрия и реакция протекает при отсутствии перемешивания.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области полимеров. Заявлена добавка для снижения вязкости раствора полимера, включающая: A.

Изобретение относится к способу получения синтетического латекса из каучука. Способ включает стадии: (а) эмульгирование связующего вещества, содержащего каучук, растворенный в подходящем органическом растворителе, вместе с водным раствором поверхностно-активного вещества с образованием эмульсии масла в воде; (b) поэтапное снижение содержания растворителя эмульсии масла в воде в два или более этапов, приводящее в результате к синтетическому латексу.

Изобретение относится к гидрогелю карбоксиалкиламида хитозана и может быть использовано для косметического и дерматологического лечения кожных ожогов. .

Изобретение относится к способу улучшения проводимости проводящих полимерных продуктов. .

Изобретение относится к способу растворения арамидного полимера в серной кислоте с использованием пластикатора с двумя направляющими. .

Изобретение относится к технологии получения перфторсульфокатионитовых мембран и могут быть использованы при изготовлении мембранно-электродных блоков, применяемых в топливных элементах различного типа, в том числе в портативных электронных устройствах и т.д.

Изобретение относится к технологии получения газопроницаемых мембран, которые могут быть использованы в топливных элементах (ТЭ) при повышенных температурах эксплуатации (100°С и выше), метанольных ТЭ, электролизерах воды низкого и высокого давления и др.

Изобретение относится к способам получения синтетического полиизопренового латекса и латексных пленочных изделий, в частности презерватива. .
Изобретение относится к набухающим в воде композициям, а также их получению и применению. .

Изобретение относится к способу непрерывного получения адгезивной композиции, содержащей каучук (20), углеводородный полимер (22), имеющий свойства, придающие адгезионную способность и растворитель (26).
Изобретение может быть использовано для оптических приборов и методов исследования в различных областях науки и техники. Светоперераспределяющее покрытие включает в качестве пленкообразующей основы тетраэтоксисилан, этиловый спирт и соляную кислоту.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Наноразмерные оксиды металлов получают химической реакцией окисления металлоорганического соединения при инициировании процессов энергетическим воздействием, в качестве которого используют импульсный электронный пучок энергией электронов 100÷500 кэВ, длительностью 10÷100 нс и с полным током пучка 1-10 кА.

Изобретение может быть использовано в области химии, медицины и нанотехнологии. Способ получения наночастиц серебра включает приготовление водных растворов нитрата серебра концентрации 0,001÷0,02 М/л и L-цистеина концентрации 0,00125÷0,04 М/л.

Изобретение относится к технологии создания сложных структур с помощью потока ускоренных частиц и может быть использовано в нанотехнологии, микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем и запоминающих устройств.

Изобретение относится к контрастному агенту на основе наночастицы, где наночастицы содержат ядро, поверхность которого не содержит диоксид кремния, и оболочку, которая присоединена к поверхности ядра и содержит силан-функционализированную цвиттер-ионную группировку.

Изобретение относится к способу лазерно-плазменного наноструктурирования металлической поверхности обрабатываемого металла. Способ включает образование в непрерывном оптическом разряде приповерхностной лазерной плазмы в парах металла и подачу в лазерную плазму ионов активных химических элементов от независимого плазменного источника энергии.
Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых наноматериалов. Способ включает подготовку кремниевой пластины путем нанесения на ее поверхность нанодисперсных частиц катализатора с последующим помещением в ростовую печь, нагревом и осаждением кристаллизуемого вещества из газовой фазы по схеме пар→капельная жидкость→кристалл, при этом перед нанесением частиц катализатора и помещением подложки в ростовую печь пластину кремния легируют фосфором до удельного сопротивления 0,008-0,018 Ом·см и анодируют длительностью не более 5 мин с подсветкой галогенной лампы в смеси 48%-ного раствора HF и C2H5OH (96%) в соотношении 1:1, причем плотность тока анодизации поддерживают на уровне не менее 10 мА/см2, а наночастицы катализатора наносят электронно-лучевым напылением пленки металла толщиной не более 2 нм.
Изобретение может быть использовано в материаловедении для изготовления деталей смазываемых и несмазываемых узлов трения машин и агрегатов. Антифрикционный полимерный композиционный материал включает политетрафторэтилен, дисульфид молибдена, ультрадисперсный порошок скрытокристаллического графита с удельной поверхностью 50-75 м2/г и углеродные нанотрубки.
Изобретение относится к области получения и производства фильтрующих материалов для очистки воздуха промышленных помещений на основе полимерных волокон, обладающих антибиотическими свойствами.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению синтетического цеолита типа А. Способ получения включает смешивание природного глинистого минерала-каолина с порообразователем и предварительно прокаленным при 550-700°С порошковым каолином, взятым в количестве 10-30%.

Изобретение относится к медицине, конкретно к реконструктивной хирургии дефектов слизистой оболочки полости рта. Описана матрица из биосовместимого, нерассасывающегося пространственно-сшитого полимера, полученного путем экспонирования УФ-светом фотополимеризующейся композиции, содержащей олигомеры метакрилового ряда, выполнена в виде эластичной прозрачной для света двухслойной пленки, сплошной слой которой гладкий, а другой слой - в виде рельефного рисунка, выполнен высотой, равной половине толщины матрицы, с образующим элементом в форме кольца, который не имеет общей стороны с соседствующими элементами.
Наверх