WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

«Наноразмерные частицы ряда благородных металлов и композиции на их основе: получение и свойства» по специальности «02.00.04 – физическая химия»

Автореферат диссертации

 

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 541.18:546(57+59):547.796.1

НИЧИК Мария Николаевна

НАНОРАЗМЕРНЫЕ ЧАСТИЦЫ РЯДА БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И КОМПОЗИЦИИ НА ИХ ОСНОВЕ: ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

по специальности 02.00.04 - физическая химия

Минск, 2012


Работа выполнена в Белорусском государственном университете и в

Учреждении Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем»


Научный руководитель

Официальные оппоненты

Оппонирующая организация


Лесникович Анатолий Иванович,

академик НАН Беларуси, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой общей химии и методики преподавания химии, Белорусский государственный университет.

Башкиров Леонид Андреевич, доктор химических наук, профессор, профессор кафедры физической и коллоидной химии, Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет»; Кошевар Василий Дмитриевич, доктор химических наук, доцент, заведующий лабораторией химии лакокрасочных и вяжущих материалов, Государственное научное учреждение «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси». Государственное научное учреждение «Институт химии новых материалов НАН Беларуси».


Защита состоится 20 марта 2012 г. в 12.00 на заседании совета по защите диссертаций Д 02.01.09 при Белорусском государственном университете по адресу: 220030, г. Минск, ул. Ленинградская, 8 (юридический факультет), ауд. 407.


Телефон ученого секретаря 209-55-58.

С     диссертацией     можно     ознакомиться государственного университета.

Автореферат разослан «15» февраля 2012 г.

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций,

доктор химических наук, профессор


в     библиотеке     Белорусского

Е.А. Стрельцов


КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Наноразмерные частицы, а также пленки и композитные материалы на их

основе находят все более широкое применение в науке, технике и медицине.

Исследования, проведенные в 80-90-х годах, показали, что наночастицы

благородных металлов обладают редким сочетанием полезных свойств и могут

служить материалом для создания оптических, электронных, сенсорных

устройств, катализаторов, медицинских препаратов. В отличие от золота,

платины и палладия, частицы серебра подвержены окислению и легко

агрегируют в растворах в отсутствие стабилизирующего агента, что

ограничивает их применение. Несмотря на достижения последних лет, изучение

физических и химических свойств, а также разработка методов получения

наночастиц металлов и эффективной стабилизации ультрадисперсных частиц

остаются активно развивающимися направлениями науки и техники, так как

далеко не все возможности нанообъектов выяснены до конца. Актуальны

проблемы получения частиц с целенаправленно формируемыми свойствами,

изучение их характерных особенностей, стабильности, выяснение механизмов

формирования и природы особых свойств. Одним из подходов получения

наночастиц является использование приемов межфазного синтеза, которые

дают возможность получать стабильные в органических растворителях золи

металлов. Выполненное в рамках диссертационной работы исследование

является продолжением работ фундаментального и прикладного характера,

проводимых в лаборатории химии конденсированных сред НИИ ФХП БГУ, по

получению наночастиц металлов и оксидов металлов с использованием этого

подхода. Помимо фундаментальной составляющей, представляет интерес

изучение различных аспектов химии и физики наночастиц серебра, золота,

платины и палладия, как составных частей новых материалов, перспективных

для использования в оптоэлектронике, катализе и медицине. Продолжает

оставаться        актуальной        разработка       новых        серебросодержащих

антибактериальных агентов в связи с резистентностью микроорганизмов ко многим препаратам.

Настоящая диссертационная работа посвящена разработке новых подходов и модернизации существующих методик межфазного получения наноразмерных частиц благородных металлов, композиций на их основе, и исследованию свойств полученных систем.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Связь работы с крупными научными программами (проектами) и темами. Тема диссертации соответствует:

1


  1. приоритетному направлению создания и развития новых и высоких технологий, перспективных производств, основанных на таких технологиях, на 1997-2010 гг. (утверждено постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 27 февраля 1997 г. № 139);
  2. приоритетному направлению фундаментальных и прикладных научных исследований Республики Беларусь на 2006-2010 гг. (утверждено постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 17 мая 2005 г. № 512): разработка новых лечебных, диагностических, профилактических и реабилитационных технологий, приборов и изделий медицинского назначения, лекарственных и иммунобиологических препаратов и молекулярно-биологических технологий.

Отдельные этапы диссертационной работы выполнялись в рамках:

  1. задания № 33 ГКПНИ «Химические реагенты и материалы» «Разработка и исследование композиционных материалов на основе высокодисперных неорганических веществ», № г.р. 20065261;
  2. проекта БРФФИ «Межфазное получение наночастиц металлов в растворах полимеров» (договор № Х04-073 от 3 мая 2004 г);
  3. задания 4.30 ГПНИ «Фундаментальная и прикладная медицина» «Разработка подходов к целенаправленному синтезу биологически активных производных азолов - потенциальных противоопухолевых средств и фунгицидов», № г.р. 20112504.

Цель и задачи исследования. Цель данного диссертационного исследования состояла в изучении особенностей формирования наночастиц благородных металлов в органической фазе двухфазной системы вода/органический растворитель, определении условий регулирования размеров, состава, устойчивости наночастиц, разработке композиционных систем (золей, тонкопленочных материалов) с заданными оптическими, электрофизическими и антибактериальными свойствами. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

  1. оптимизировать методики синтеза наноразмерных частиц благородных металлов (Au, Ag, Ag-Au, Pt, Pd) в органической фазе двухфазных водно-органических систем, сформировать тонкопленочные композиции на их основе;
  2. изучить влияние условий синтеза на размеры частиц благородных металлов; выявить новые перспективные стабилизаторы наночастиц;
  3. исследовать состав и физико-химические свойства органозолей благородных металлов, содержащих новые стабилизирующие агенты, и тонкопленочных композиций наночастицы металла-полимер (устойчивость, спектры поглощения и люминесценции, электропроводность);

2


  1. определить характер взаимодействия наночастиц серебра и золота с поли-TV-эпоксипропилкарбазолом в металл-полимерных пленках, а также наночастиц серебра с замещенными меркаптотетразолами, использованными в качестве стабилизаторов;
  2. провести скрининг антибактериальных свойств полученных систем на основе наночастиц серебра.

Объектами исследования являлись наночастицы золота, серебра, платины, палладия, композиции на их основе (золи и тонкопленочные материалы металл-полимер). Предметом исследования являлась взаимосвязь между условиями получения и свойствами вышеуказанных объектов с использованием современных физических, физико-химических и биологических методов исследования, описанных во второй главе.

Положения, выносимые на защиту.

  1. Совокупность методик синтеза наночастиц Ag, Au, Ag-Au, Pt, Pd в органической среде двухфазных водно-органических систем, обеспечивающих получение близких к монодисперсным наночастиц металлов с регулируемым размером частиц в пределах от 1,5 до 15 нм, содержащих оболочку из молекул четвертичных аммониевых оснований (ЧАО), тиолов или меркаптотетразолов.
  2. Результаты исследования стабилизации органозолей Au, Ag, Pt, Pd 1-замещенными 5-меркаптотетразолами, обеспечивающими возможности регулирования роста частиц металла, выделения наночастиц в осадки и их диспергирования в жидких неводных средах, удаления стабилизатора с поверхности частиц при термической обработке, модифицирования физико-химических свойств наночастиц, а также, результаты исследования металлсодержащих комплексов тетразолов в качестве прекурсоров наночастиц при их межфазном синтезе.
  3. Совокупность экспериментальных данных по физико-химическим свойствам тонкопленочных композиционных материалов наночастицы серебра,  золота        и                        серебра-поли-ТУ-эпоксипропилкарбазол, характеризующихся, тушением люминесценции, способностью к поглощению в области ближнего УФ-излучения, полупроводниковыми свойствами или металлической проводимостью в зависимости от температуры эксплуатации.
  4. Совокупность результатов исследования физико-химических свойств органозолей благородных металлов, квантово-химические расчеты строения комплексов наночастица металла-меркаптотетразол и исследование их свойств, в том числе антибактериальной и фунгицидной активности.

з


Личный вклад соискателя. Личный вклад соискателя состоял в проведении эксперимента, обобщении и анализе литературных и экспериментальных данных, полученных с использованием различных физико-химических методов исследования, подготовке публикаций. Планирование исследований, обобщение полученных результатов, подготовка и написание научных публикаций осуществлялось совместно с научным руководителем (академик НАН Беларуси А.И. Лесникович), а также с другими соавторами (к.х.н. С.А. Воробьева, к.ф.-м.н. А.В. Кухто, к.х.н. СВ. Войтехович). Участие других соавторов заключалось в изучении физико-химических свойств органозолей металлов (к.х.н. С.А. Воробьева), люминесцентных свойств и электропроводности нанокомпозитов на основе частиц металлов и полимеров (к.ф.-м.н. А.В. Кухто, н.с. Е.Е. Колесник), синтезе тиолов, обладающих л-системой сопряжения (к.х.н. А.П. Луговский), в синтезе производных тетразола и обсуждении свойств частиц металлов, стабилизированных производными l-R-5-меркаптотетразола (академик НАН Беларуси О.А. Ивашкевич, к.х.н. СВ. Войтехович). Кроме того, в проведении совместных электронно-микроскопических исследований участвовали к.х.н. А.В. Капариха, К.В. Скроцкая, рентгенографических - к.х.н. Л.С. Ивашкевич, квантово-химических - к.х.н. Виталий Э. Матулис, антибактериальных и фунгицидных -к.биол.н. Р.А. Желдакова.

Апробация результатов диссертации. Результаты исследований, выполненных в рамках диссертационной работы, представлены на International Conference EMRS Spring Meeting (Strasbourg, 31 May - 3 June 2005), Международной школе-конференции молодых ученых (Томск, 13-16 декабря 2005), International Conference on Nano-Materials for Electronics ICNM (Pune, 27-29 November 2006), Третьей Всероссийской конференции «Химия поверхности и нанотехнология» (С-Петербург-Хилово, 24 сентября - 1 октября 2006), Functionalized Nanoscale Materials, Devices, and Systems for chem.-bio Sensors, Photonics, and Energy Generation and Storage (Sinaia, 4-15 June 2007), Nanostructured Materials for Advanced Technological Applications (Sozopol, 1-13 June 2008), XXIV международной Чугаевской конференции по координационной химии (С.-Петербург, 15-19 июня 2009), Международной научной и научно-методической конференции «Свиридовские чтения» (Минск, 6-9 апреля 2010), Международной научно-технической конференции «Поликомтриб» (Гомель, 27-30 июня 2011).

Опубликованность результатов диссертации. Основные результаты опубликованы в 7 статьях в научных журналах, соответствующих пункту 18 Положения о присуждении ученых степеней и присвоении ученых званий в Республике Беларусь (4,1 авторских листа), 5 статьях в сборниках статей и в

4


сборниках материалов научных конференций, 9 тезисах докладов научных конференций, 1 заявке на патент. Общее количество опубликованных материалов - 6,3 авторских листа.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из перечня условных обозначений, введения, общей характеристики работы, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Полный текст диссертации составляет 152 стр., в том числе 47 рисунков на 40 стр., 12 таблиц на 3 стр., и приложения на 4 стр. Библиографический список состоит из списка источников, который включает 343 наименования на 25 стр. и списка публикаций соискателя из 22 наименований на 3 стр.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе обобщены и проанализированы литературные данные по теме диссертации. Представлены данные о методах получения наночастиц металлов с использованием двухфазных систем, методах стабилизации частиц с использованием соединений различной природы. Применение разработанного в лаборатории химии конденсированных сред НИИ ФХП БГУ межфазного синтеза является одним из первых и немногих методов получения стабильных золей в органических средах, позволяющих более гибко и эффективно контролировать размер частиц. В качестве прекурсоров наночастиц металлов использованы комплексные соединения золота и серебра с четвертичными аммониевыми основаниями, необходимыми для переноса солей металлов в органическую фазу, а также водные растворы NaBH4 в качестве восстановителя. Получение частиц металлов в органических фазах позволяет расширить круг целевых объектов исследования за счет введения совместимых с использованными растворами органических стабилизаторов, полимеров, обладающих специфическими свойствами, модифицируемыми в результате создания композитов - золей или металл-полимерных пленок.

Во второй главе описаны разработанные методы получения наноразмерных частиц золота, серебра, платины, палладия и пленочных структур на основе наночастиц и полимеров, а также методы исследования их свойств. Приведено описание использованных методов исследования: просвечивающей электронной микроскопии, ИК- и оптической спектроскопии, рентгенофазового, термогравиметрического и атомно-абсорбционного анализов, исследования электропроводности пленочных структур, а также микробиологических тестов в отношении культур Escherichiacoli, Bacillussubtilis, Serratiamarcestens, Pseudomonasaeruginosa, Staphylococcusaureus, Staphylococcussaprophyticus, Sarcinalutea, Mycobacteriumsmegmatis, Altemariaaltemata, Aspergillusniger, BotrytiscinereaFusariumoxysporum, Penicillium

5


lividum, Trichoderma viride, Mucor sp. Рассмотрены подходы к установлению способа координации лиганда с заряженными частицами металлов. Показано, что анализ расчетного распределения молекулярного электростатического потенциала позволяет надежно установить способ координации производного меркаптотетразола с кластерными катионами Ag и Pd. В совокупности использованные методы исследования позволили получить новые данные о свойствах рассматриваемых систем.

Третья глава посвящена результатам исследования органозолей серебра, золота и золота с серебром при их совместном получении межфазным синтезом. Рассмотрена возможность их применения в качестве прекурсоров композитных пленок. Наличие фазы органического растворителя позволило применить вещества различной природы для изменения физико-химических свойств наночастиц металлов. В качестве таких веществ выбраны низкомолекулярные соединения: четвертичные аммониевые основания, [4-(5-фенил-оксазол-2-ил)-фенил]-метил-тиол (I), 4-бутил-3-метил-[1,Г;Г,1"]-терфенил-4"-тиол (II) и полимеры: полистирол (III) и поли-TV-эпоксипропилкарбазол (IV). Полистирол (ПС) с внедренными частицами металла может быть использован как модельная система транспортного слоя носителей заряда, а поли-ТУ-эпоксипропилкарбазол (ПЭПК) является органическим полупроводником.

I                                        II                             III                       IV

Установлено, что в двухфазных системах восстановление комплексных соединений золота и серебра в органических фазах приводит к образованию сферических частиц серебра, золота и золота с серебром. Размер частиц зависит от добавки, включенной в состав раствора. Полимерные добавки, способные влиять на процессы массообмена и диффузии за счет изменения вязкости раствора, определяют не только геометрические размеры, но также оптические характеристики золей металлов. Для частиц серебра, полученных в толуоле и стабилизированных ЧАО, средний размер составляет 9,3 нм, введение полистирола приводит к формированию частиц с размером 8,8 нм, а ПЭПК способствует образованию частиц со средним размером 7,4 нм. Оптические спектры золей серебра в толуоле в присутствии или в отсутствие полистирола и ПЭПК характеризуются максимумами в области 426-442 нм, что соответствует положению пиков, описанных в литературе для наночастиц серебра. Помимо рассмотренного   влияния,   добавки   определяют   устойчивость   коллоидных

б


систем. Так, увеличение устойчивости органозолей достигается присутствием в четвертичных аммониевых основаниях дополнительных аминогрупп. Введение полимеров не приводит к значительному увеличению устойчивости коллоидных систем, однако влияет на размеры формирующихся частиц в процессе их получения в растворах. Результаты исследования спектров поглощения, совместно с данными просвечивающей электронной микроскопии, позволили установить, что в системе вода-толуол происходит постепенный рост частиц серебра без образования крупных агрегатов. Присутствие полистирола приводит к образованию не только мелких частиц серебра (2,5-6 нм), но и укрупненных агрегатов с размерами около 45 нм. Формирование таких агрегатов, очевидно, связано с процессами флокуляции частиц под действием полистирола. Наблюдаемая флокуляция частиц является слабо выраженной и обратимой. Вследствие увеличения вязкости системы, процесс формирования частиц замедляется, и в оптических спектрах толуольного раствора полистирола интенсивность максимума поглощения увеличивается по мере протекания процесса медленнее, чем в отсутствие полимера. Введение ПЭПК в среду органического растворителя двухфазной системы незначительно влияет на процесс формирования частиц.

На основании ИК-спектроскопических исследований пленок серебро-полистирол установлено, что взаимодействие наночастиц серебра и полимера происходит по л-системе бензольных колец полимера. Факт взаимодействия подтверждается также результатами исследования спектров поглощения в видимой области. Так, частицы серебра в пленках ПС характеризуются высокой монодисперсностью со средним размером 4,1-4,2 нм, а спектр поглощения пленки представляет собой широкую полосу с максимумом при 420 нм.

В оптических спектрах пленок серебро-ПЭПК максимум поглощения находится на длине волны 426 нм, размер частиц также составляет 4,2 нм. Исследование физических свойств тонкопленочных композитов частицы серебра-ПЭПК показало, что введение наночастиц, стабилизированных ЧАО, приводит к концентрационному тушению люминесценции полимерного композита. В интервале температур 50-70 °С на воздухе пленки ПЭПК с включенными частицами серебра характеризуются металлической проводимостью, тогда как при температурах 20-50 °С и свыше 70 °С на воздухе композиты проявляют свойства, присущие полимеру, что следует из температурной зависимости электропроводности.

Использование тиола I с л-сопряженной системой органического радикала приводит к формированию в органозоле равномерно распределенных по всему объему частиц золота с размерами менее 3 нм и частиц размером 6-15 нм, образующих островковые структуры (рисунок 1). Недостатком данного

7


тиола, как показали исследования, является невозможность редиспергирования наночастиц металлов в толуоле. Такой же недостаток имеет место в случае использования тиола П. Нередиспергируемость частиц может быть обусловлена склонностью к агрегации за счет сильного %-п взаимодействия между ароматическими радикалами стабилизаторов.

Исследование методом просвечивающей электронной микроскопии золей при совместном присутствии золота и серебра показало, что дисперсная фаза образована преимущественно дискретными кристаллическими сферическими частицами со средним диаметром 1,4-1,8 нм и их агрегатами размером от 4 до 10 нм. Образующиеся в органозоле агрегаты состоят из 2-5 дискретных наночастиц. На рисунке 2 представлены оптические спектры золей золота с серебром в толуоле и растворах ПЭПК. В толуольном растворе ПЭПК крупные биметаллические частицы (4-10 нм) имеют высокую плотность, непрозрачны в пучке электронов. Применение тиола I с целью замены ЧАО в защитной оболочке частиц приводит к образованию частиц золота с серебром диаметром 4,9 нм (о=0,24), при этом частицы со средним размером 1,4 нм (о=0,22) также присутствуют.

Четвертая глава посвящена применению 1-замещенных меркаптотетразолов в качестве нового класса стабилизирующих агентов для частиц металлов и исследованию свойств наночастиц. Выбор данных веществ обусловлен их доступностью, способностью образовывать устойчивые комплексы с ионами различных металлов за счет атомов азота гетероароматического цикла. Несмотря на наличие четырех атомов азота в гетероароматическом цикле, тетразолы проявляют относительную термическую стабильность и способность к термолизу с образованием большой доли газообразных продуктов при незначительном твердом остатке. Как показали ранее проведенные исследования, вышеперечисленные свойства тетразолов позволили получить стабилизированные полупроводниковые частицы CdS.

В представленной работе установлены условия, при которых в органической фазе могут быть получены стабильные более 6 месяцев высоко концентрированные (-2-10 М) золи золота, платины и палладия, стабилизированные меркаптотетразолами. Определено, что меркаптотетразолы способны выполнять функцию стабилизаторов наночастиц золота, платины, палладия, причем они, согласно данным термического анализа, при относительно низких температурах прогрева (около 300 °С) удаляются с поверхности частиц почти полностью. В случае их присутствия в органической среде двухфазной системы происходит формирование близких к сферическим наночастиц золота, палладия и платины с достаточно узким распределением по размерам (рисунок 3). Тем не менее, в данном методе получения необходимо использование агентов межфазного переноса, в частности, ЧАО, которые могут загрязнять поверхность частиц и влиять на их свойства. Во избежание загрязнения применялись растворимые в органических фазах металлокомплексы тетразолов в качестве прекурсоров металлов. Формирующиеся из таких комплексов в двухфазных системах вода-хлористый


SH

N^    'N

[AuCl4][NR'R"3]

PhMe

[PtO,][NR*R"3]                      \_N/        ______________

[PdCl4][NR'R"3]                                          NaBH4,H20

AgOOCCFj                             t-Bu,

1-Ad, Ph


Заместитель R

Средний диаметр, им

Au

Pd

Pt

Et

4,7

2,8

2,4

t-Bu

2,8

2,8

<2

1-Ad

3,2

3,3

~2

Ph

-

2,7

4,0


Рисунок 3 - Схема получения наночастиц металлов (Ag, Au, Pt, Pd) и их распределение по размерам в зависимости от заместителя R в l-R-5-меркаптотетразоле

9


метилен частицы палладия, локализуются на границе раздела фаз в виде пленки. Положительный результат использования растворимого в органической части двухфазной системы металлокомплекса тетразола в качестве прекурсора частиц палладия дал основание для разработки методики получения частиц серебра, стабилизированных l-R-5-меркаптотетразолами, с применением растворимого в толуоле трифторацетата серебра.

На основании разработанного метода получены наночастицы серебра со

средними размерами 3,5-4,2 нм, в зависимости от заместителя R, и

исследованы         их         физико-химические         свойства.         Полученные

высококонцентрированные органозоли серебра устойчивы в течение недели. Как следует из данных термогравиметрических исследований, в случае частиц серебра основная масса стабилизатора удаляется при прогреве при 300°С в течение 5 минут. Результаты термогравиметрических исследований подтверждаются данными микрорентгеноспектрального анализа. Так, исходное соотношение Ag:S в стабилизированных наночастицах составляет 1:0,12, применение термической обработки при 300°С приводит к его изменению до 1:0,02.

На основании данных квантово-химических расчетов установлен способ координации производных Х-трет-бутял- и 1-фенил-5-меркаптотетразола по отношению к ионам серебра Ag+, Ag3+ и иону палладия Pd3+. Результаты расчетов свидетельствуют о том, что l-R-5-меркаптотетразолы координируются с одновременным участием атомов серы и азота (N4), тетразольного цикла, согласно схеме, представленной на рисунке 4. Причем координация зависит от природы металла. Ионы Ag3+ и Pd3+ рассмотрены как простейшие модели поверхности наночастицы металла. Сопоставление экспериментальных данных о термическом разложении стабилизатора и данных квантово-химических расчетов энергии взаимодействия иона металла с тетразолат анионом позволило установить, что степень очистки поверхности частицы металла от серы, входящей в состав лиганда, при температурах около 300 °С зависит от природы металла и наиболее полно проходит в случае серебра, на что указывают данные микрорентгеноспектрального анализа. В целом    использование    предложенных    новых    стабилизаторов    позволяет

W    мС          XW      II >        \^     ]/

I     \ / ^м           /     \\ ^уґI     \

NN                                                                                  N

V                                 VI                               VII

Рисунок        4        -        Оптимизированные        структуры        комплексов l-R-5-меркаптотетразолат аниона с Ag3+ (V, VI), Pd3+ (VII)

10


управлять составом поверхности частиц металлов.

Рассмотрены особенности формирования золей серебра, их оптические свойства и редиспергируемость в органических растворителях при совместном присутствии производных тетразола и промышленного агента межфазного переноса (Aliquat 336), выступающих в роли дополнительных стабилизирующих агентов. Синтез в присутствии этих агентов приводит к формированию частиц, оболочка которых состоит из нескольких лигандов, причем их соотношение зависит от условий введения в реакционную систему. Следует отметить, что использование Aliquat 336 (ЧАС) в синтезе наночастиц серебра наряду с 1-R-5-меркаптотетразолом улучшает редиспергируемость получаемых частиц в неполярных растворителях, что можно объяснить присутствием липофильного тетраалкиламмониевого фрагмента в составе органической оболочки, окружающей ядро наночастицы. Данные термогравиметрического анализа также указывают на присутствие двух стабилизующих агентов на поверхности наночастиц. В частности, термолиз тетразолсодержащих стабилизаторов на поверхности наночастиц носит одностадийный характер, тогда как двухступенчатая потеря массы при термолизе указывает на присутствие двух стабилизаторов. Совместное присутствие меркаптотетразолов и Aliquat 336 в качестве стабилизирующих агентов приводит к изменению свойств частиц серебра, в частности, улучшает их редиспергируемость в толуоле, однако снижает антибактериальную активность.

Исследования антибактериальных и фунгицидных свойств частиц серебра, содержащих оболочку либо из производных тетразола, или же нескольких стабилизаторов на поверхности частиц, были проведены в отношении ряда указанных во второй главе грамположительных и грам отрицательных бактерий и грибов. Концентрация серебра в агаризированных средах изменялась в пределах 7-77 мкг/мл. Установлено, что частицы серебра, стабилизированные меркаптотетразолом, оказывают антибактериальное действие на все виды использованных бактерий, в отличие от меркаптотетразолов. Так, рост бактерий Е. coli, S. aureus, S. saprophyticusи Bacillussubtilisпрекращается уже при концентрации серебра равной 15 мкг/мл, что сравнимо с известными данными по действию сферических частиц серебра с немодифицированной поверхностью. Полученные результаты имеют важное практическое значение, поскольку в диссертации предлагается методика получения высококонцентрированных золей серебра с частицами, способными к редиспергированию в неводных средах. При концентрации серебра 77 мкг/мл отмечено прекращение роста бактерий во всех образцах. Присутствие в органической оболочке частиц серебра двух стабилизаторов - Aliquat 336 и

11


1-фенил-5-меркаптотетразола - снижает их антибактериальные свойства по отношению к некоторым видам бактерий. Так, при исследовании таких частиц серебра, рост бактерий Serratiamarcestensи Pseudomonasaeruginosaпродолжается и при концентрации серебра 77 мкг/мл. Фунгицидная активность наночастиц серебра, стабилизированных 1-фенил-5-меркаптотетразолом в отсутствие Aliquat, обнаружена по отношению к большинству тест-культур, исключение составляет Mucorsp. Наибольшее ингибирование роста мицелия обнаружено в отношении Alternariaaltemataи составляет 50% в расчете по формуле Эббота.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные научные результаты диссертации:

  1. На основании подходов межфазного синтеза разработаны методики получения наноразмерных частиц металлов (Ag, Au, Ag-Au, Pt, Pd) в органической фазе водно-органических систем. Установлено, что в результате восстановления комплексных соединений серебра в присутствии четвертичных аммониевых оснований в органических фазах формируются близкие к сферическим частицы серебра со средним размером 7,4-9,3 нм в зависимости от использованной добавки (полистирол, поли-ТУ-эпоксипропилкарбазол). Восстановление комплексных соединений золота и серебра в толуоле или в растворах ПЭПК приводит к образованию золей Ag-Au, дисперсная фаза которых состоит из частиц с размерами 1,4-1,8 нм и их агрегатов размером 4-10 нм. Замена стабилизирующей оболочки на поверхности частиц золота и золота с серебром на тиолы с л-системой сопряжения радикала, ведет к формированию нередиспергируемых в органических растворителях близких к сферическим частиц двух типов: размером менее 3 нм и 6-15 нм для золота, а также частиц со средним размером 1,4 нм и 4,9 нм в случае Ag-Au. Разработаны методики получения высококонцентрированных органозолей (-2-10 М) Ag, Au, Pt, Pd стабилизированных l-R-5-меркаптотетразолами. Средний размер таких частиц составляет 2,8-4,7 нм для золота, 3,5-4,2 нм для серебра, ~ 3 нм для палладия и ~2 нм для платины и зависит от заместителя R в тетразольном цикле [1, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 20].
  2. Получены тонкопленочные композиционные материалы наночастицы серебра и Ag-Au/ПЭПК. По результатам ИК-спектроскопии пленок, в состав которых входят частицы Ag, Ag-Au и ПЭПК, установлено, что взаимодействие между наночастицами и ПЭПК определено условиями введения полимера в системы: образование наночастиц металлов в его присутствии ведет к взаимодействию между частицей и полимером по всем функциональным группам, в то время как введение полимера в органозоль

12


приводит к взаимодействию по л-системе карбазольной группы. В композитных пленках обнаружено тушение люминесценции полимера. Введение частиц в полимерные пленки изменяет интенсивность спектров поглощения в видимой и ближней УФ-областях. Результаты исследования проводимости пленок, в состав которых входит ПЭПК и серебро свидетельствуют о том, что в интервале температур 50-70 °С на воздухе они характеризуются металлической проводимостью, тогда как при температурах 20-50 °С и выше 70 °С на воздухе проявляют свойства, присущие органическому полупроводниковому полимеру, что можно использовать при разработке электролюминесцентных материалов. Введение частиц биметаллов Ag-Au, стабилизированных тиолом с л-сопряженной системой радикала, в состав пленки на основе ПЭПК приводит к увеличению проводимости композиционного материала более чем на порядок, по сравнению с системой, в которой частицы Ag-Au, стабилизированы четвертичными аммониевыми основаниями в отсутствие тиола [2, 3, 8, 11, 14, 16, 17, 18, 19].

  1. Установлено, что 1-монозамещенные-5-меркаптотетразолы можно использовать как эффективные стабилизаторы наночастиц золота, серебра, платины, палладия. Их применение приводит к формированию устойчивых в органических фазах кристаллических, близких к сферическим частиц металлов с достаточно узким распределением по размерам в пределах от 1,5 до 8 нм в зависимости от металла и углеводородного заместителя в меркаптотетразоле. Полученные золи Au, Pt и Pd проявляют устойчивость в органических средах в течение 6 месяцев, частицы серебра устойчивы в золях в течение недели. Наночастицы металлов, стабилизированные меркаптотетразолами, могут быть выделены в виде осадка, а затем ре диспергированы в жидких средах. Использование термической обработки при 300 °С позволяет модифицировать поверхность частиц металлов. Показано, что палладиевые комплексы тетразолов могут быть использованы в качестве прекурсоров наночастиц палладия, редиспергируемых в жидких фазах [4, 5, 6, 7, 10, 12, 19, 20].
  2. Исследования антибактериальной и фунгицидной активности показали, что частицы Ag, стабилизированные 1-фенил-5-меркаптотетразолом, проявляют свойства сравнимые с таковыми у частиц с немодифицированной поверхностью, но в отличие от них могут быть диспергированы в неполярных средах. Результаты квантово-химических расчетов свидетельствуют о том, что меркаптотетразолы координируются по отношению к Ag , Ag3 и Рсіз с одновременным участием атомов серы и азота (N4) тетразольного цикла. Такая координация меркаптотетразолов по отношению к частицам Ag, вероятно, создает условия, благоприятные для постепенного высвобождения ионов с поверхности частицы, обеспечивая, тем самым, антибактериальные свойства,

13


сравнимые со свойствами для немодифицированных частиц серебра [5, 7, 21, 22].

Рекомендации по практическому использованию результатов

Полученные данные о формировании наночастиц благородных металлов методом восстановления в органической среде жидких двухфазных систем представляют интерес для целенаправленного выбора условий синтеза близких к монодисперсным наночастиц благородных металлов с заданными размерами, способных к существованию в форме устойчивых золей, порошков, которые могут быть диспергированы в новых жидких средах или освобождены от защитных оболочек, а также пленок композиционных материалов типа органический полимер-наночастицы металла.

Тонкопленочные композиционные системы типа поли-TV-эпоксипропилкарбазол-частицы серебра и/или золота, стабилизированные тиолами, обладают полупроводниковыми свойствами, высокой проводимостью в определенных температурных интервалах, способностью к поглощению в области ближнего УФ-излучения и к тушению люминесценции, что обусловливает перспективность их применения в качестве регистрирующих сред и сред, преобразующих солнечную энергию.

Разработанные методы синтеза высококонцентрированных золей золота, серебра, платины и палладия, стабилизированных меркаптотетразолами, удаляемыми при термической обработке, могут быть рекомендованы для получения катализаторов, состоящих из наночастиц, диспергированных в матрице, а также получения соединительных токопроводящих тонкопленочных элементов в устройствах электронной техники.

Препараты на основе стабилизированных меркаптотетразолами наночастиц серебра, устойчивые при хранении в форме золей, порошков, пленок, обладающие пролонгированным действием по отношению к ряду бактерий и грибов, а также низкой токсичностью перспективны для практического применения в качестве бактерицидных и фунгицидных средств против Е. coli, В. subtilis, S. marcestens, P. aeruginosa, S. aureus, S. saprophyticus, Sarcinalutea, M. smegmatis, A. alternata, Aspergillusniger, Botrytiscinerea, F. oxysporum, Penicilliumlividum, T. viride.

Представленные в диссертации результаты включены в лекционные курсы по спецкурсам «Избранные главы нанохимии» и «Химическая модификация поверхности твердых тел», использованы при подготовке методических указаний по дисциплине «Коллоидная химия» в лабораторной работе «Нанодисперсные системы» для студентов химического факультета Белорусского государственного университета. К работе прилагаются акты об использовании НИР в учебном процессе (приложения А, Б).

14


СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в научных журналах:

  1. Спектрально-люминесцентные свойства металлополимерных нанокомпозитов на основе частиц серебра и полиэпоксипропилкарбазола / С.А. Воробьева, А.В. Кухто, Э.Э. Колесник, А.И. Лесникович, М.Н. Ничик // Вестник БГУ. Сер. 2. - 2005. - № 2. - С. 6-10.
  2. Optical and electrophysical properties of Ag-PEPC nanocomposites / A.V. Kukhta, E.E Kolesnik, A.I. Lesnikovich, M.N. Nichick, D.V. Ritchik, S.A. Vorobyova // Materials Science and Engineering С - 2006. - Vol. 26, № 5-7. - P. 1012-1016.
  3. Organic-Inorganic Nanocomposites: Optical and Electrophysical Properties / A.V. Kukhta, E.E. Kolesnik, A.I. Lesnikovich, M.N. Nichik, A.N. Kudlash, S.A. Vorobyova // Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-Organic and Nano-Metal Chemistry. - 2007. - Vol. 37. - P. 333-339.
  4. 1-Substituted 5-Thiotetrazoles as Novel Capping Agents for Stabilization of Gold Nanoparticles / M.N. Nichick, S.A. Voitekhovich, A. Shavel, A.I. Lesnikovich, O.A. Ivashkevich // Polyhedron. - 2009. - Vol. 28, № 14. - P. 3138-3142.
  5. 5-Меркаптотетразолы в качестве стабилизаторов в двухфазном синтезе наночастиц серебра / М.Н. Ничик, СВ. Войтехович, А.И. Лесникович, О.А. Ивашкевич // Доклады НАН Беларуси. - 2010. - Т. 54, № 5. - С. 60-64.
  6. 5-Меркаптотетразолы в качестве стабилизаторов наночастиц палладия и платины / М.Н. Ничик, СВ. Войтехович, А.И. Лесникович, О.А. Ивашкевич // Доклады НАН Беларуси. - 2011. - Т. 55, № 4. - С. 60-65.
  7. 1-Substituted tetrazole-5-thiol-capped noble metal nanoparticles / M.N. Nichick, S.V. Voitekhovich, V. Lesnyak, Vitaly E. Matulis, R.A. Zheldakova, A.I. Lesnikovich, O.A. Ivashkevich // J. Phys. Chem. С - 2011. - Vol. 115, № 34. - P. 16928-16933.

Статьи в сборниках статей и материалов конференций:

  1. Межфазное получение коллоидных растворов золота и серебра и формирование полимерных композитов на их основе / М.Н. Ничик, СВ. Воробьева, А.И. Лесникович, А.В. Кухто // Свиридовские чтения: сб. ст., вып. 3 / Белорус, гос. ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2006. - С. 58-63.
  2. Preparation and some features of colloidal dispersions and thin films containing Ag-Au nanoparticles / M.N. Nichick, S.A. Vorobyova, A.I. Lesnikovich,

15


A.V. Kukhta, E.E. Kolesnik // Physics, chemistry and applications of nanostructures: Int. conf. Nanomeeting-2007, Minsk, 22-25 мау 2007 / Bel. State un-ty of informatics and radioelectronics; eds. V.E. Borisenko [et al]. - Minsk, 2007. - P. 336-339.

  1. Синтез наноразмерных частиц золота в присутствии 1-монозамещенных 5-меркаптотетразолов / М.Н. Ничик, СВ. Войтехович, А.И. Лесникович, О.А Ивашкевич // Свиридовские чтения: сб. ст., вып. 5 / Белорус, гос.   ун-т; редкол.: Т.Н. Воробьева [и др.]. - Минск, 2009. - С. 18-25.
  2. Preparation and Some Characteristics of Polyepoxypropylcarbazole Thin Films with Embedded Au-Ag Nanoparticles / A.V. Kukhta, E.E. Kolesnik, A.I. Lesnikovich, S.A. Vorobyova, M. Nichick, A.P. Lugovskii, V. Yerokhov // Nanostructured Materials for Advanced Technological Applications / eds. J.P. Reithmaier [et al.]. - Berlin, 2009. - P. 223-226.
  3. Preparation and some properties of Pd nanoparticles capped with tetrazole-5-thiols / M.N. Nichick, S.V. Voitekhovich, O.A. Ivashkevich // Physics, chemistry and applications of nanostructures: Int. conf. Nanomeeting-2011, Minsk, 24-27 мау 2011 / Bel. State un-ty of informatics and radioelectronics; eds. V.E. Borisenko [et al.].-Minsk, 2011.-P. 377-380.

Тезисы докладов:

  1. Межфазное получение наночастиц серебра в полимерах / М.Н. Ничик, СВ. Воробьева, А.В. Кухто, А.И. Лесникович // Физика и химия наноматериалов: материалы Междунар. школа-конф. молодых ученых, Томск, 13-16 дек. 2005 г. / Томский гос. ун-т.; редкол.: А.Д. Коротаев [и др.]. - Томск, 2005.-С. 715-717.
  2. Optical and electrophysical properties of Ag-PEPK nanocomposites / A.V. Kukhta, E.E. Kolesnik, D.V. Ritchik, A.I. Lesnikovich, M.N. Nichik, S.A. Vorobyova // EMRS Spring Meeting-2005, Strasbourg, 31 May - 3 June, 2005 / Strasbourg, 2005. - A/PIII.41
  3. Межфазный синтез наноразмерных частиц золота и получение полимерных пленок на их основе / М.Н. Ничик, СА. Воробьева, А.И. Лесникович, А.В. Кухто // Химия поверхности и нанотехнология: материалы III Всероссийской конф. (с международным участием), Санкт-Петербург - Хилово, 24 сентября - 1 октября 2006 г. / РАН, Мин. обр. РФ, С.-Пб. гос. техн. ун-т, Научн. совет РАН. - Санкт-Петербург - Хилово, 2006. - С. 120-121.
  4. Organic-Inorganic Nanocomposites: Optical and Electophysical Properties / AV.Kukhta, E.E. Kolesnik, A.I. Lesnikovich, M.N. Nichik, A.N. Kudlash, S.A. Vorobyova // Int. Conf. on Nano-Materials for Electronics ICNME-2006, Pune, 27-29 november 2006 / C-MET. - Pune, 2006. - P. 21.

16


  1. Cathodomminescent and conductive polymer-nanoparticle nanocomposites / A.V. Kukhta, E.E. Kolesnik, A.I. Lesnikovich, M.N. Nichik, A.N. Kudlash S.A. Vorobyova // Functionalized Nanoscale Materials, Devices, and Systems for chem.-bio Sensors, Photonics, and Energy Generation and Storage, Sinaia, 4-15 june 2007 / NATO Adv. Study Institute; eds. A.K. Vaseashta [et al]. -Sinaia,2007.-P. 70.
  2. Preparation and some characteristics of polyepoxypropylcarbazole thin films with imbedded Au-Ag nanoparticles / A.V. Kukhta, E.E. Kolesnik, A.I. Lesnikovich, S.A. Vorobyova, M.N. Nichick, A.P. Lugovskii // Nanostractured Materials for Advanced Technological Applications, Sozopol, 1-13 june 2008 / NATO Adv. Study Institute. - Sozopol, 2008. - P. 60.
  3. 5-Меркаптотетразолы - новые лиганды для стабилизации наночастиц золота / СВ. Войтехович, М.Н. Ничик, А.И. Лесникович, О.А. Ивашкевич // XXIV международная Чугаевская конференция по координационной химии, Санкт-Петербург, 15-19 июня, 2009 г. / РАН, РФФИ, С-Пб. отд. РХО, Мин. обр. РФ, Ин-т общ. и неорг. химии им. Н.С. Курнакова, С-Пб. ун-т. - Санкт-Петербург, 2009. - С. 521.
  4. Synthesis and some properties of silver nanoparticles, stabilized by 5-mercaptotetrazoles / M.N. Nichick, S.V. Voitekhovich, A.I. Lesnikovich, O.A. Ivashkevich // 5-th Int. conf. on Chemistry and Chem. Education «Sviridov Readings 2010», Minsk, 6-9 april 2010 / eds. E.I. Vasilevskaya [et al.]. - Minsk : Krasiko-Print,2010.-P. 18.
  5. Квантово-химические и биологические исследования наночастиц серебра, стабилизированных 1-фенилтетразол-5-тиолом / М.Н. Ничик, СВ. Войтехович, Виталий Э. Матулис, Р.А. Желдакова, А.И. Лесникович, О.А. Ивашкевич // Международная научно-техническая конференция «Поликомтриб-2011», Гомель, 27-30 июня 2011 г. [Электронный ресурс]. -Электрон., текстовые дан. и прогр. (101 Мб). - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

Патенты:

22.   Наноразмерные частицы серебра, стабилизированные 1-фенил-5-

меркаптотетразолом: заявка на патент №а20101805 Респ. Беларусь / М.Н.

Ничик, А.И. Лесникович, СВ. Войтехович, О.А. Ивашкевич, Р.А. Желдакова;

заявитель НИИ ФХП БГУ. - приоритет от 15.12.2010.

17


РЕЗЮМЕ

Ничик Мария Николаевна

НАНОРАЗМЕРНЫЕ ЧАСТИЦЫ РЯДА БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ И

КОМПОЗИЦИИ НА ИХ ОСНОВЕ: ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА

Ключевые слова: наночастицы металлов, серебро, золото, платина, палладий, гетероциклы, l-R-5-меркаптотетразолы, биологическая активность.

Цель работы состояла в изучении особенностей формирования наночастиц благородных металлов в органической фазе двухфазной системы вода/органический растворитель, определении условий регулирования размеров, состава, устойчивости наночастиц, разработке композиционных систем (золей, тонкопленочных материалов) с определенными оптическими, электрофизическими и антибактериальными свойствами. Основные объекты исследования - наночастицы золота, серебра, платины, палладия, композиции на их основе. Использованы физико-химические методы исследования (просвечивающая электронная микроскопия, ИК- и оптическая спектроскопии, рентгенофазовый анализ, термогравиметрический анализ, исследования электропроводности пленочных структур), квантово-химические расчеты и метод оценки антибактериальных и фунгицидных свойств.

Оптимизированы методики получения наночастиц ряда благородных металлов (Ag, Au, Pt, Pd) в органической фазе двухфазной системы и разработаны композитные пленки на их основе. Исследованы некоторые физико-химические свойства наночастиц металлов, золей и композитных материалов, установлено влияние стабилизирующих агентов на свойства наночастиц. Показана возможность использования металлосодержащих комплексов тетразолов в качестве прекурсоров металлов в двухфазном синтезе частиц. Разработан новый подход с использованием l-R-5-меркаптотетразолов к получению высоко концентрированных (-2-10 М) золей серебра, золота, платины и палладия, стабильных в органических растворах, исследована антибактериальная и фунгицидная активность наночастиц серебра на некоторых видах бактерий и грибов.

Результаты исследования могут быть использованы для разработки катализаторов, соединительных токопроводящих тонкопленочных элементов в устройствах электронной техники, препаратов на основе наночастиц серебра в качестве бактерицидных и фунгицидных средств.

Представленные результаты включены в спецкурсы для студентов химического факультета Белорусского государственного университета.

18


РЭЗЮМЭ

Нічьік Марыя Мікалаеуна

НАНАРАЗМЕРНЫЯ ЧАСЦЩЫ ШЭРАГУ ВЫСАКАРОДНЫХ МЕТАЛЛУ I

КАМПАЗЩЫ1 НА IX АСНОВЕ: АТРЫМАННЕ I УЛАСЦІВАСЦІ

Ключавыя словы: наначасціцьі металау, серабро, золата, плаціна, паладый, гетэрацыклы, l-R-5-меркаптатэтразолы, біялагічная актыунасць.

Мэта працы пралягала у вьівучзнні асаблівасцей фарміравання наначасціц высакародных металау у арганічнай фазе двухфазнай Ыстэмы вада / арганічньі растваральнік, вьізначзнні умоу рэгулявання памерау, складу, устойлівасці наначасціц, распрацоуцы кампазіцьійньіх сістзм (золяу, танкаплёначных матэрыялау) з пзуньімі аптьічньімі, злектрафізічньімі і антьібактзрьіяльньімі уласцівасцямі. Асноуныя аб'екты даследавання - наначасціцьі золата, серабра, плаціньі, паладыю, кампазіцьіі на іх аснове. Выкарыстаны фізіка-хімічньія метады даследавання (трансмісійная электронная мікраскапія, 14- і аптычная спектраскапія, рэнтгенафазавы аналіз, тзрмагравіметрьічньі аналіз, даследаванні злектраправоднасці плёначных структур), квантава-хімічньія разлікі і метад ацзнкі антыбактэрыяльных і фунгіцьідньіх уласцівасцяу.

Аптьімізаваньі методьікі атрымання наначасціц шэрагу высакародных металау (Ag, Au, Pt, Pd) у арганічнай фазе двухфазнай Ыстэмы і распрацаваны кампазітньія пленкі на іх аснове. Даследаваны некаторыя фізіка-хімічньія уласцівасці наначасціц металау, золяу і кампазітньіх матэрыялау, выяулены уплыу стабілізуючьіх агентау на уласцівасці наначасціц. Паказана магчымасць выкарыстання металазмяшчальных комплексау тетразолау у якасці прэкурсарау металау у двухфазным сінтззе часціц. Распрацаваны новы падыход з выкарыстаннем l-R-5-меркаптатэтразолау да атрымання высока-канцэнтраваных (~2-10~ М) золяу серабра, золата, плаціньі і паладыю, стабільньіх у арганічньіх растворах, даследавана антыбактэрыяльная і фунгіцьідная актыунасць наначасцщ серабра на некаторых відах бактэрый і грыбоу.

Вьінікі даследавання могуць быць выкарыстаны для распрацоукі каталізатарау, злучальных токаправодных танкаплёнкавых элементау у прыладах электроннай тзхнікі, прэпаратау на аснове наначасцщ серабра у якасці бактэрыцыдных і фунгіцьідньіх сродкау.

Прадстауленыя вьінікі уключаны у спецкурсы для студэнтау хімічнага факультэта Беларускага дзяржаунага універсітзта.

19


SUMMARY

Nichick Maria Nikolaevna

NANOPARTICLES OF SOME NOBLE METALS AND COMPOSITIONS BASED

ON THEM: SYNTHESIS AND PROPERTIES

Key words: metal nanoparticles, silver, gold, platinum, palladium, heterocycles, l-R-5-mercaptotetrazoles, biological activity.

The purpose of this work was to study the features of nanoparticles preparation of in the organic phase of two-phase system water / organic solvent, the regulatory definition of size, composition, stability of the nanoparticles, the development of composite systems (sols, thin-film materials) with specific optical, electro-and antibacterial properties. The main objects of research work were nanoparticles of gold, silver, platinum, palladium, compositions based on them. Physical-chemical methods (transmission electron microscopy, infrared and optical spectroscopy, X-ray analysis, thermogravimetric analysis, electrical conductivity studies of film structures), quantum-chemical calculations and the method of evaluation of antibacterial and fungicidal properties were used.

Techniques for noble metal nanoparticles (Ag, Au, Pt, Pd) synthesis in the organic phase of two-phase system and deposition of composite containing these particles have been worked out. Some physical-chemical properties of metal nanoparticles, colloid solutions and composite materials have been investigated, as well as the influence of stabilizing agents on physical-chemical properties of nanoparticles. The possibility to use tetrazole metal complexes as precursors in the two-phase synthesis of nanoparticles has been revealed. A new approach based on the usage of l-substituted-5-mercaptotetrazoles as capping agents in obtaining of silver, gold, platinum and palladium highly concentrated sols and nanoparticles stable in organic solutions has been shown. Antibacterial activity of silver nanoparticles against certain types of bacteria has been investigated.

The results of investigations, presented in work, can be used to develop catalysts, thin-film conductive elements, connectors in electronics devices, drugs based on nanoparticles of silver as antibacterial and fungicidal agents.

The presented results are included in special courses for students of chemistry department of the Belarusian State University.

20

 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.