Образование твердых частиц в микроэмульсиях

Для получения твердых наночастиц смешиваются две идентичные обратные микроэмульсионные системы «вода в масле», водные фазы которых содержат вещества А и В, образующие в ходе химической реакции трудно растворимое соединение С

Схема реакции, протекающей в обратной микроэмульсионной системе

При коалесценции капель в них в результате обмена веществом образуется новое соединение С, размеры частиц новой фазы будут ограничены размером капель полярной фазы

3. Наночастицы золота

Восстановление боргидридом натрия в водном растворе толуола в присутствии алкантиола с образованием покрытых тиолом наночастиц золота Au_m,

в этом процессе формируются практически монодисперсные частицы

НЧ Аu, покрытые монослоем алкантиолов, состоят из металлической сердцевины, содержащей от 10 до 5000 атомов Au и плотной оболочки ПАВ

метод рентгеновской дифракции показывает серию острых пиков на малых углах рассеяния

НЧ золота в матрице из тиола и толуола сформировали гигантскую трехмерную решетку, образовав фактически кристалл из НЧ (ОЦК)

Хорошо упорядоченное симметричное расположение больших НЧ золота - результат самосборки в процессе химической реакции

монослой на НЧ самоорганизуется так же, как и на поверхности массивных образцов

При этом размеры нанокристаллов зависят от

• длины алкильной цепи в алкантиоле и от

• соотношения содержания тиолов и золота в растворе

По данным ТЕМ микрокристаллы золота компактны, имеют огранку и кристаллическую структуру с гранецентрированной кубической решеткой. Они имеют преимущественно форму октаэдра или икосаэдра

частицы характеризуются отчетливо выраженным плазмонным пиком в оптическом спектре поглощения.

Положение пика и его ширина зависят от размера частиц и свойств адсорбированного слоя

В качестве основного средства регулирования размеров частиц используют замедлители роста, которые играют двоякую роль

1. они замедляют отвод восстановленного металла из раствора к частицам и тем самым способствуют росту пересыщения

2. замедлители непосредственно ограничивают скорость увеличения размеров частиц

выбор защитной оболочки частиц во многом является решающим с точки зрения управления их размерами

факторы, влияющие на протекание реакции в микроэмульсиях

• соотношение водной фазы и ПАВ в системе

• структура и свойства солюбилизированной водной фазы,

• динамическое поведение микроэмульсий,

• средняя концентрация реагирующих веществ в водной фазе

• природа ПАВ, являющихся стабилизаторами микроэмульсии

Однако во всех случаях размер НЧ, образующихся в процессе реакции, контролируется размером капель исходной микроэмульсии

Метод разложения

Наночастицы алюминия, можно получать разложением в толуоле с последующим нагревом до 105 °С в течение 2 ч

В качестве катализатора этой реакции используется изопропоксид титана Ti(OPr)₄

Для предотвращения слипания наночастиц в раствор могут быть добавлены ПАВ (олеиновая кислота)

В качестве стабилизаторов и ограничителей размеров частиц могут применяться растворимые полимеры. Степень влияния полимера на размер НЧ зависит от длины его цепи и от условий проведения синтеза.

в присутствии стабилизаторов наночастицы получаются с более высоким уровнем монодисперсности при меньшем их размере

11. Особенность термодинамического состояния вещества в поверхностных слоях. Толщина поверхностного слоя, методы его описания. Внутренняя энергия поверхности для конденсированных систем. Уравнение Гиббса – Гельмгольца для поверхности.

(ПОЛНОСТЬЮ)