Механохимический способ получения наночастиц серебра

(51) 82 3/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(54) МЕХАНОХИМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА(57) Изобретение относится к области наноматериалов и может быть использовано в электронике, оптике, катализе и медицине. Снижением энергозатрат и применением поли-винилпирролидона в широком интервале молекулярных масс получены наночастицы серебра из сухой смеси нитрата серебра и поли-винилпирролидона с молекулярными массами 24000-40000 с перемешиванием и измельчением на шаровой мельнице при скорости 650 об/мин в течение 20 мин.(72) Кудайбергенов Саркыт Елекенович Абдуллин Хабиб Абдуллаевич Ермолаев Виктор Николаевич Ибраева Жанар Ершатовна Садакбаева Жансая Кудайбергеновна Татыханова Гульнур Сайрановна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан Изобретение относится к области наноматериалов и может быть использовано в электронике, оптике, катализе и медицине Ю.Я. Крутяков, А.А. Кудринский, А.Ю. Оленин, Г.В. Лисичкин. Синтез и свойства наночастиц серебра достижения и перспективы. Успехи химии, 2008,Т.77, 3, с. 242-269 Методы синтеза наночастиц металлов (НЧМ), в том числе и наночастиц серебра (НЧС), делятся на две категории метод снизу вверх и сверху вниз, , ,. --, 2006. - 442 ). Суть метода сверху вниз заключается в измельчении блочного материала и последующей стабилизации конечных НЧМ соответствующими химическими реагентами. Суть метода снизу вверх заключается в восстановлении солей Металлов в присутствии стабилизирующих агентов. Традиционными способами получения НЧС являются 1.Химическое восстановление 2.Синтез при помощи микроволнового излучения 3 .Фотовосстановление 4.Электролиз 5.Биосинтез 6.Радиол из и ионная имплантация 7.Испарение металла и термолиз 8.Лазерная абляция Первые пять способов условно относят к так называемому влажному методу синтеза, а остальные - к сухому. При влажном синтезе, в соответствии с названием, реакция восстановления ионов металла проводится в растворе. Известен способ получения НЧС в водной среде,включающий растворение стабилизаторов в растворителе, помещение в полученный раствор серебряной пластины(анода) и катода,электрохимическое растворение анода при пропускании через раствор стабилизированного постоянного тока Крейцберг Г. Н.,Голиков И. В.,Завойстый И. В., Уставщиков О. Б. Способ получения наночастиц серебра в водной среде. Патент РФ 2008127628. Недостатком данного способа является многостадийность процесса и большие энергетические затраты. Известна механохимическая активация многокомпонентных систем, состоящих из двух или нескольких твердых веществ В.В. Болдырев. Механохимия и механическая активация твердых веществ. Успехи химии, 2006, Т.75, 3, С.203-216 с целью получения наночастиц сульфидов кадмия,свинца и цинка при взаимодействии ацетатов этих металлов с сульфидом натрия. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является механохимический способ получения НЧС из смеси соли серебра (3) и поливинилпирролидона(ПВП) на шаровой мельнице . , С. , ..... 2010,.31,.549-553. Суть способа заключается в механохимической активации сухой смеси 3 (15-30 мг) и ПВП (100 мг) с молекулярной массой 30 000 при массовом отношении 3 ПВП 1,510 310 и 510 в шаровой мельнице при скорости перемешивания 1500 об/мин в течение 15 мин при комнатной температуре. Далее 100 мг механически активированной смеси суспендировали в деионизованной воде и центрифугировали при скорости вращения ротора 4000 об/мин в течение 10 мин. После декантации осадок подвергали лиофильной сушке. Недостатком предлагаемого способа является высокая скорость перемешивания на шаровой мельнице 1500 об/мин,что является энергозатратным,и ограниченное значение молекулярной массы ПВП (30000). Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат и применение ПВП в широком интервале молекулярных масс. Предлагаемая задача решается за счет уменьшения скорости вращения шаровой мельницы и использования полимера ПВП с молекулярными массами 24000-40000. Достигаемым техническим результатом данного изобретения является снижение скорости вращения шаровой мельницы, что ведет к уменьшению энергозатрат и использованию полимера ПВП с широким диапазоном молекулярных масс. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом сухую смесь, состоящую из 3 (30 мг) и ПВП (100 мг) с молекулярными массами 24 000-40 000 при массовом отношении 3 ПВП 310 измельчают на шаровой мельнице при скорости перемешивания 650 об/мин в течение 20 мин при комнатной температуре. Механоактивированную смесь суспендируют в дистиллированной воде, затем центрифугируют для отделения осадка от супернатанта и сушат в вакуумсушильном шкафу. Пример 1. Сухую смесь, состоящую из 30 мг 3 и 100 мг ПВП (молекулярная масса ПВП 24 000) при массовом отношении 3 ПВП 310,помещают в шаровую мельницу и измельчают при скорости перемешивания 650 об/мин в течение 20 мин. Полученную смесь суспендируют в дистиллированную воду, осадок отделяют от раствора центрифугированием при скорости вращения ротора 1000 об/мин в течение 40 мин. Желто-зеленый осадок, представляющий собой НЧС, высушивают в вакуум-сушильном шкафу при 80 С. Пример 2. Сухую смесь, состоящую из 30 мг 3 и 100 мг ПВП (молекулярная масса ПВП 40000) при массовом отношении 3 ПВП 310, помещают в шаровую мельницу и измельчают при скорости перемешивания 650 об/мин в течение 20 мин. Полученную смесь суспендируют в дистиллированную воду, осадок отделяют от раствора центрифугированием при скорости вращения ротора 4000 об/мин в течение 10 мин. Желто-зеленый осадок, представляющий собой НЧС, высушивают в вакуум-сушильном шкафу при 50 С. На фиг. 1. показаны рентгенодифрактограммы исходной смеси 3 и ПВП (а), после механохимической обработки этой же смеси (Ь) и эталонная дифрактограмма кубически центрированнойкристаллической решетки серебра (с). Дифрактограммы исходной смеси 3 и ПВП(с молекулярными массами 24000 и 40000) демонстрируют наличие узких рефлексов соли серебра 3 на фоне аморфного гало ПВП. Тогда как после механохимической обработки они представляют собой отражения только от кристаллографических плоскостей кубической гранецентрированнойрешетки серебра, что свидетельствует о полноте образования НЧС. Линии на дифрактограммах имели полуширину,значительно превышающую приборное уширение за счет конечной ширины щелей дифрактометра, как показано на фиг. 2. С учетом конечного размера НЧС и наличия механических напряжений, по формуле для квадрата полуширины линии 4 2 0.92 240 ,где- напряжение,0 0.1 градуса инструментальная ширина,- длина волны- излучения, и- средний размер наночастиц серебра, была построена зависимость полуширины 2 линии от угла дифракции. Наиболее хорошее согласие с экспериментальными результатами (фиг,2) получается при значениях 0.0035 и- 180 . Оценки дляпо формуле Шерера для линии 111 также дают близкие значения 140 А для смеси ПВП(40 КД)-А 0 и 195 смеси ПВП(24 КД)-А 0. Образование наночастиц серебра приводит к появлению в наших исследованиях полосы поглощения с максимумом при 434 нм (Фиг. 3). Частота указанной полосы находится в удовлетворительном согласии с многочисленными работами по исследованию плазменного поглощения в нанокластерах серебра Ю.А. Крутяков, А.А. Кудринский, А.Ю. Оленин, Г.В. Лисичкин. Синтез и свойства наночастиц серебра достижения и перспективы. Успехи химии 2008,Т.77, с. 242-269. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Механохимический способ получения наночастиц серебра включающий перемешивание и измельчение сухой смеси соли серебра и поли-винилпирролидона в соотношении 310,отличающийся тем, что сухую смесь соли серебра и поливинилпирролидон в интервале молекулярных мас. 24000 - 40000 измельчают на шаровой мельнице при скорости перемешивания 650 об/мин в течение 20 мин.