Способ получения гидрозоля серебра

Изобретение относится к получению гидрозоля серебра. Способ включает приготовление водного раствора восстановителя в водном растворе стабилизатора и введение к раствору восстановителя соли металла. В качестве восстановителя используют кверцетин с концентрацией от 1⋅10-3 до 14⋅10-3 моль/литр в его депротонированной форме при мольном соотношении кверцетина с аммиаком в интервале 1:3-1:10, при этом окисленная форма кверцетина выступает стабилизатором наночастиц. Концентрацию дополнительного стабилизатора вещества варьируют от 1⋅10-3 до 5 моль/литр, в качестве соли металла используют нитрат серебра. Концентрация наночастиц серебра в полученном растворе составляет от 500 ppm до 2500 ppm. Обеспечивается снижение расхода стабилизатора, при этом не используются токсичные и агрессивные химические вещества. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способам получения гидрозолей серебра, используемых в различных областях техники и медицины.

Из существующего уровня техники известны способы синтеза гидрозолей наночастиц серебра цитратным, боргидридным и гидразинным методами [Ю.А. Крутяков, А.А. Кудринский, А.Ю. Оленин, Г.В. Лисичкин. Успехи химии, 77, 242 (2008)]. Недостаток цитратного метода получения гидрозолей наночастиц серебра заключается в необходимости повышения температуры. Недостатками боргидридного и гидразинного методов являются токсичность и агрессивность восстановителей, а также, как правило, невозможность достижения высоких концентраций наночастиц в конечных растворах (лишь <1 мМ).

Известен способ получения наноструктурных металлических частиц по патенту [RU 2147487, опубликован 20.04.2000]. Данным способом получают наноструктурные металлические и биметаллические частицы путем восстановления ионов металла в системе обратных мицелл, включающей приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе. В качестве восстановителя применяют вещество из группы флавоноидов, в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) используют бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ), а в качестве неполярного растворителя применяют вещество из группы предельных углеводородов. Недостатками данного способа являются:

- использование большого количества поверхностно-активного вещества, а именно бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ) для стабилизации водной фазы, распределенной в неполярном растворителе, что приводит к удорожанию синтеза наночастиц, а также приводит к загрязнению растворов натрием;

- основная масса ПАВ при реализации данного метода идет не на стабилизацию частиц, а на стабилизацию водной фазы в неполярном растворителе;

- доля неполярного растворителя более 50% от всей системы, это в свою очередь требует проводить экстракцию наночастиц в водную фазу в некоторых случаях для применения наночастиц в технике и медицине.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ производства нанометрического, монодисперсного и стабильного металлического серебра и продуктов из него [RU 2430169, опубликован 27.09.2011]. Способ включает приготовление водного раствора соли серебра, содержащего от 0,01% до 20% вес. растворимой соли серебра, приготовление водного раствора восстановителя, содержащего от 0,01% до 20% вес. соединения из группы танинов, смешивание этих водных растворов для проведения реакции между ними, отделение маточного раствора от наночастиц серебра, полученных в упомянутой реакции. При этом упомянутую реакцию осуществляют путем смешивания этих растворов и регулирования рН в диапазоне величин от 10,5 до 11,5. Данным способом получают наночастицы металлического серебра, характеризующиеся монодисперсностью, стабильностью в течение более 12 месяцев, в широком диапазоне концентраций. Недостатками данного способа являются:

- высокие значения рН;

- необходимость отделения наночастиц от растворителя и последующее редиспергирование при введении в какие-либо материалы;

- управление размером наночастиц осуществляют посредством регулирования рН раствора соли серебра, поддерживая щелочную среду до значения рН, равного 11,5.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является снижение затрат на получение наночастиц серебра с высокой концентрацией и длительной стабильностью, а также экологичность получаемых растворов и используемых материалов.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение расхода стабилизатора, не приводящее к дестабилизации гидрозоля и достижению высоких концентраций наночастиц серебра, при этом используются «зеленые» материалы, не приводящие к увеличению остаточной концентрации щелочных и щелочноземельных металлов в гидрогеле, и без использования токсичных и агрессивных химических веществ, таких как гидразин и боргидрид.

Данная задача решается тем, что способ получения гидрозолей серебра заключается в восстановлении ионов серебра при помощи природного растительного пигмента из группы флавоноидов, а именно кверцетина, и последующей стабилизации полученных наночастиц продуктами окислительно-восстановительной реакции. Способ включает в себя следующие этапы:

1) Получение водного раствора депротонированной формы кверцетина при его мольном соотношении с аммиаком 1:3-1:10.

2) Растворение дополнительного стабилизатора для модификации поверхности наночастиц или для дополнительной стабилизации.

3) Введение растворенной соли или в сухом виде нитрата серебра в необходимой концентрации.

Восстановитель природного происхождения кверцетин в ходе окислительно-восстановительной реакции при восстановлении серебра в форме наночастиц окисляется по схеме, представленной на фиг. 1, основные группы, которые являются донором - электронов ортогидроксильные группы, в кольце В. Далее окисленный кверцетин выступает в качестве стабилизатора. Механизм стабилизации наночастицы окисленным кверцетином обусловлен карбонильной группой и неокисленной гидроксильной группой хромового фрагмента. Благодаря этому достигается высокая стабильность получаемых гидрогелей серебра и уменьшается расход дополнительного стабилизатора, в качестве которого выступают природные синтетические полимеры, ПАВ различной природы, что приводит к удешевлению получаемых наночастиц. Необходимая концентрация восстановителя достигается посредством депротонирования аммиаком, обычно для этих целей используют гидроксид натрия или гидроксид калия. Решение предлагаемой в данном изобретении задачи не увеличивает остаточную концентрацию щелочных металлов в воде, что позволяет применять данные гидрогели при производстве передовых электронных устройств и в прочих областях техники, где важна чистота раствора.

Возможны варианты реализации изобретения, при которых происходит синтез наночастиц в концентрации от 500 ррт до 2500 ррm.

Возможны варианты реализации изобретения при вариации концентрации дополнительного стабилизатора вещества от 1⋅10-3 до 5 моль/литр.

Возможны варианты реализации изобретения, при которых концентрация кверцетина варьируется от 1⋅10-3 до 14⋅10-3 моль/литр.

Возможны варианты реализации способа, при которых в качестве дополнительного стабилизатора выступают ионогенные ПАВ, например, додецилсульфат натрия, хлорид лаурилтриметиламмония, аэрозоль ОТ, либо синтетические и природные полимеры - поливинилпирролидон, полиэтиленгликоль, поливиниловый спирт, циклодекстрины.

На фиг. 1 представлена схема окисления кверцетина.

На фиг. 2 представлена микрофотография раствора наночастиц серебра, полученных в присутствии поливинилпирролидона.

На фиг. 3 изображен спектр поглощения раствора наночастиц серебра, полученных в присутствии поливинилпирролидона в воде.

На фиг. 4 представлена гистограмма распределения числа наночастиц серебра, полученных в присутствии поливинилпирролидона в воде, по диаметрам.

Изобретение можно иллюстрировать следующими примерами.

Пример 1. Способ получения водного раствора наночастиц серебра в присутствии поливинилпирролидона.

Синтез наноразмерных кристаллических частиц серебра осуществляется в растворе воды, в котором растворен дополнительный стабилизатор (поливинилпирролидон) в количестве 1⋅10-3 моль/литр. В раствор вводится навеска кверцетина, необходимая для создания концентрации 2,8⋅10-3 моль/литр, затем вводится раствор аммиака в мольном соотношении 3:1 по отношению к кверцетину, и вследствие этого происходит его растворение, после чего в полученную систему вводится водный раствор соли серебра в количестве 5⋅10-3 моль/литр ионов серебра или соответствующая навеска нитрата серебра. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра сферической формы с полосой поглощения 414 нм и размерами 9±2 нм. На фиг. 2 изображена микрофотография раствора наночастиц серебра, полученных в присутствии поливинилпирролидона в воде; на фиг. 3 - спектр поглощения раствора наночастиц серебра, полученных в присутствии поливинилпирролидона в воде; на фиг. 4 - гистограмма распределения числа наночастиц серебра, полученных в присутствии поливинилпирролидона в воде, по диаметрам. Наночастицы оставались стабильными в течение 1 года.

Пример 2. Способ получения водного раствора наночастиц серебра в присутствии поливинилпирролидона аналогично примеру 1 при условии, что концентрация соли серебра - 1⋅10-2 моль/литр, концентрация дополнительного стабилизатора - 2⋅10-3 моль/литр, концентрация кверцетина - 5,6 моль/литр. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра (концентрация наночастиц 1000 ррm) с полосой поглощения 414 нм.

Пример 3. Способ получения водного раствора наночастиц серебра в присутствии поливинилпирролидона аналогично примеру 1 при условии, что концентрация соли серебра - 1,5⋅10-2 моль/литр, концентрация дополнительного стабилизатора - 3⋅10-3 моль/литр, концентрация кверцетина - 8,4 моль/литр. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра (концентрация наночастиц 1500 ррm) с полосой поглощения 414 нм.

Пример 4. Способ получения водного раствора наночастиц серебра в присутствии поливинилпирролидона аналогично примеру 1 при условии, что концентрация соли серебра - 2⋅10-2 моль/литр, концентрация дополнительного стабилизатора - 4⋅10-3 моль/литр, концентрация кверцетина - 11,2 моль/литр. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра (концентрация наночастиц 2000 ррm) с полосой поглощения 414 нм.

Пример 5. Способ получения водного раствора наночастиц серебра в присутствии поливинилпирролидона аналогично примеру 1 при условии, что концентрация соли серебра - 2,5⋅10-2 моль/литр, концентрация дополнительного стабилизатора - 5⋅10-3 моль/литр, концентрация кверцетина - 14 моль/литр. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра (концентрация наночастиц 2500 ррm) сферической формы с полосой поглощения 414 нм.

Пример 6. Способ получения водного раствора наночастиц серебра при концентрациях веществ согласно примерам 1-5, при условии, что в качестве дополнительного стабилизатора выступает полиэтиленгликоль. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра, стабилизированных полиэтиленгликолем с полосой поглощения 414 нм.

Пример 7. Способ получения водного раствора наночастиц серебра при концентрациях веществ согласно примерам 1-5, при условии, что в качестве дополнительного стабилизатора выступает додецилсульфат натрия. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра, стабилизированных додецилсульфатом натрия с полосой поглощения 414 нм.

Пример 8. Способ получения водного раствора наночастиц серебра при концентрациях веществ согласно примерам 1-5, при условии, что в качестве дополнительного стабилизатора выступает хлорид лаурилтриметиламмония. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра, стабилизированных хлоридом лаурилтриметиламмонием с полосой поглощения 414 нм.

Пример 9. Способ получения водного раствора наночастиц серебра при концентрациях веществ согласно примерам 1-5, при условии, что в качестве дополнительного стабилизатора выступает АОТ. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра, стабилизированных АОТ с полосой поглощения 414 нм.

Пример 10. Способ получения водного раствора наночастиц серебра при концентрациях веществ согласно примерам 1-5, при условии, что в качестве дополнительного стабилизатора выступает поливиниловый спирт в количестве 1%, 2%, 3%, 4%, 5% соответственно на 1 литр воды. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра, стабилизированных поливиниловым спиртом с полосой поглощения 414 нм.

Пример 11. Способ получения водного раствора наночастиц серебра при концентрациях веществ согласно примерам 1-5, при условии, что в качестве дополнительного стабилизатора выступает циклодекстрин в количестве 1%, 2%, 3%, 4%, 5% соответственно на 1 литр воды. Результатом синтеза является раствор наночастиц серебра, стабилизированных циклодекстрином.

1. Способ получения гидрозоля серебра, включающий приготовление водного раствора восстановителя в водном растворе стабилизатора и введение к раствору восстановителя соли металла, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют кверцетин с концентрацией от 1⋅10-3 до 14⋅10-3 моль/литр в его депротонированной форме при мольном соотношении кверцетина с аммиаком в интервале 1:3-1:10, при этом окисленная форма кверцетина выступает стабилизатором наночастиц, а концентрацию дополнительного стабилизатора вещества варьируют от 1⋅10-3 до 5 моль/литр, в качестве соли металла используют нитрат серебра, при этом концентрация наночастиц серебра в полученном растворе составляет от 500 ppm до 2500 ppm.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нитрат серебра используют в растворенном или сухом виде.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве дополнительного стабилизатора используют ПАВ, выбранные из группы, включающей додецилсульфат натрия, хлорид лаурилтриметиламмония и аэрозоль ОТ, или синтетические и природные полимеры, выбранные из группы, включающей поливинилпирролидон, полиэтиленгликоль, поливиниловый спирт и циклодекстрин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области аналитической химии платиновых металлов, в частности к методам разделения и концентрирования, и может быть использовано для разделения платины, меди и цинка в солянокислых растворах сорбционным методом.

Изобретение относится к извлечению благородных металлов из упорных сульфидных руд и может быть использовано для управления процессом биовыщелачивания, проводимого в чановых реакторах, имеющих перемешивающее устройство, систему терморегуляции и аэрации.

Изобретение относится к переработке сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов биовыщелачиванием золотосодержащих флотоконцентратов. Процесс биовыщелачивания золотосодержащих флотоконцентратов проводят одновременно с процессом сорбции сурьмы из биопульпы, сорбцию сурьмы проводят анионообменной смолой Lewatit MonoPlus марки МР-64, заряженной в сульфатную форму 5% раствором серной кислоты, при расходе смолы не более 5% от объема биопульпы в реакторе и продолжительности процесса сорбции не менее 24 часов, подачу смолы осуществляют по принципу противотока.

Способ может быть использован в гидрометаллургии для переработки золотосодержащих концентратов двойной упорности, т.е. сырья, содержащего тонкодиспергированное в сульфидах золото и органическое углистое вещество.
Изобретение относится к гидрометаллургический переработке минерального сырья, содержащего цветные, благородные, редкие металлы, и предназначено для их извлечения из упорных углистых руд и техногенных минеральных образований.

Изобретение относится к извлечению золота из бурых и каменных углей. Способ включает дробление углей до 6-10 мм, загрузку их на решетку в металлическую герметичную емкость с патрубком, без соприкосновения с находящейся в ней водой, подогрев емкости до 135-140°C и выдержку до полного испарения воды, при этом обеспечивают прохождение нагретого водяного пара через слой углей и через патрубок с его конденсацией в сборной охлаждаемой емкости с суспензией сорбента, собирающего золото в летучей форме, перенесенное из углей.

Изобретение относится к переработке золотосодержащей руды с примесями ртути. Измельченный исходный материал нагревают до температуры плавления золота, в емкость с нагретой до 92-98°C водой выливают расплавленный материал и после осаждения золота на дне емкости в виде твердой фракции, а ртути - на слое золота в виде жидкой фракции, отделяют ртуть от золота удалением жидкой ртути выливанием из упомянутой емкости в отдельную емкость.
Изобретение относится к получению бесшовного изделия из химически высокочистого иридия с чистотой не ниже 99,99 мас.%, имеющего изотропную структуру с размером зерен 100-300 нм.

Изобретение относится к области радиохимической технологии и может быть использовано в технологии переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Способ извлечения металлов платиновой группы из осадков после осветления продукта кислотного растворения волоксидированного отработавшего ядерного топлива включает окислительную трансформацию осадка, восстановительную обработку.

Изобретение относится к гидрометаллургии серебра и может быть использовано при извлечении из хлоридных растворов при переработке растворов выщелачивания сульфидных цинковых и медных руд, концентратов, а также других промпродуктов цветной металлургии.

Настоящее изобретение относится к пригодным для применения в качестве контрастного вещества для магнитно-резонансной томографии наноструктурам, содержащим парамагнитные ионы марганца (II), введенные в хелатообразующую полимерную структуру, где наноструктура имеет почти сферическую форму и средний размер 3-7 нм; где молярное отношение Р/Mn составляет 7-20; где полимерная структура образована путем полимеризации мономера, представляющего собой с использованием спонтанного гидролиза и конденсации, где степень полимеризации составляет от 25 до 3000000 мономеров; где ионы марганца (II) введены в полимерную структуру путем контактирования полимера с раствором солей марганца (II); где указанная наноструктура необязательно содержит биологически инертные группы -(CH2CH2O)nCH3, где n=4, которые прививают к остаточным фосфоновым или силанольным группам полимера после хелатирования марганца путем взаимодействия с ,причем количество биологически инертных групп на каждой единице наноструктуры от 10 до 1000.

Изобретение относится к никелированию и представляет собой композиционное покрытие на основе никеля, содержащее ультрадисперсные алмазы, которое может быть сформировано на различных металлических деталях, работающих в условиях повышенного износа и в присутствии агрессивных сред.
Изобретение относится к получению порошка карбонитрида титана. Способ включает генерирование потока термической плазмы в плазменном реакторе с ограниченным струйным течением, подачу в поток термической плазмы паров тетрахлорида титана, газообразного углеводорода и азота с обеспечением их взаимодействия, осаждение порошка карбонитрида титана на стенки реактора с температурой в диапазоне 300-700°С и последующее его удаление.

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано для направленного разрушения раковых клеток. Для этого осуществляют их предварительную визуализацию путём введения в исследуемый объект комплекса, состоящего из объединенных молекул фотосенсибилизатора, флуоресцентных наночастиц, флуоресцирующих в инфракрасной области спектра, и биологических распознающих молекул.

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии и позволяет упростить установку и снятие ячейки в микроскопе и устранить возможность ее протекания.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении нанокомпозитов. Углеродные нанотрубки обрабатывают электролитом в проточном электролизере, содержащем установленные в его внутреннем пространстве катод 10, анод 6 и пористую диафрагму 8, делящую внутреннее пространство на анодную и катодную части.

Изобретение относится к области получения керамических материалов и может быть использовано для изготовления высокоплотной, в том числе оптической, керамики. Технический результат изобретения - снижение дефектности компактов и, соответственно, керамики при исключении использования дорогостоящего прессового оборудования.

Описана интегральная схема (100), содержащая подложку (110); изолирующий слой (120) на упомянутой подложке; а также первый нанопроводниковый элемент (140a) и второй нанопроводниковый элемент (140b), смежный с упомянутым первым нанопроводниковым элементом на упомянутом изолирующем слое; в которой первый нанопроводниковый элемент расположен так, чтобы он подвергался воздействию среды, содержащей интересующий аналит, и в которой второй нанопроводниковый элемент защищен от упомянутой среды защитным слоем (150) на упомянутом втором нанопроводниковом элементе.

Изобретение относится к области фильтрующих материалов и может быть использовано для сверхтонкой очистки воздуха от высокодисперсных аэрозолей в противоаэрозольных фильтрах, противогазах, респираторах и масках.

Изобретение относится к области синтеза неорганических материалов, а именно титаната бария, используемого в качестве сырья для изготовления сегнетоэлектрической керамики.

Изобретение относится к получению металлического кальция. Способ включает электролиз растворов его солей, который проводят в апротонном растворителе в виде диметилсульфоксида, или диметилацетамида, или их смеси.

Изобретение относится к получению гидрозоля серебра. Способ включает приготовление водного раствора восстановителя в водном растворе стабилизатора и введение к раствору восстановителя соли металла. В качестве восстановителя используют кверцетин с концентрацией от 1⋅10-3 до 14⋅10-3 мольлитр в его депротонированной форме при мольном соотношении кверцетина с аммиаком в интервале 1:3-1:10, при этом окисленная форма кверцетина выступает стабилизатором наночастиц. Концентрацию дополнительного стабилизатора вещества варьируют от 1⋅10-3 до 5 мольлитр, в качестве соли металла используют нитрат серебра. Концентрация наночастиц серебра в полученном растворе составляет от 500 ppm до 2500 ppm. Обеспечивается снижение расхода стабилизатора, при этом не используются токсичные и агрессивные химические вещества. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх