АНАЛИЗ  СПЕКТРОВ  ПОГЛОЩЕНИЯ  ГИБРИДНЫХ  НАНОКОМПОЗИТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ  НА  ОСНОВЕ  НАНОЧАСТИЦ  СЕРЕБРА  В  МАТРИЦЕ  ПОЛИВИНИЛОВОГО  СПИРТА

Кирьянова  Дарья  Александровна

студент  3  курса,  кафедра  химии  и  МПХ 
ОГПУ, 

РФ,  г.  Оренбург

Е-mail:  alinochka

Бондаренко  Алина  Константиновна

студент  3  курса,  кафедра  химии  и  МПХ 
ОГПУ, 
РФ,  г.  Оренбург

Е-mail:  dashylka

Афонина  Кристина  Николаевна

студент  5  курса,  кафедра  химии  и  МПХ 
ОГПУ, 
РФ,  г.  Оренбург

Е-mail:  kristina

Фарус  Оксана  Анатольевна

научный  руководитель,  канд.  химических  наук,  доцент 
ОГПУ, 
РФ,  г.  Оренбург

Анализ  большого  числа  литературных  данных  показывает,  что  свойства  наночастиц  металлов,  варианты  их  практического  применения,  а  также  механизм  биологического  действия,  в  значительной  степени,  зависят  от  метода  получения.  Это  связано  с  тем,  что  метод  получения  определяет  структуру,  размеры,  физические  и  химические  свойства  и,  главное,  стабильность  получаемых  наночастиц.  В  настоящее  время,  все  большее  практическое  применение  в  биологии  и  медицине  получают  наночастицы  металлов,  в  том  числе  и  серебра.  Данные  частицы  имеют  большую  удельную  площадь  поверхности,  что  увеличивает  область  контакта  с  различными  субстратами,  что  приводит  к  увеличению  эффективности  протекающих  процессов.  Так,  например,  наночастицы  серебра  обладают  высокой  антибактериальной  активностью,  и  применение  серебра  в  виде  наночастиц  позволяет  в  сотни  раз  снизить  концентрацию  серебра  с  сохранением  всех  бактерицидных  свойств  [1;  3;  4].

В  тоже  время  особенности  поглощения  и  рассеяния  света  микроэмульсиями,  содержащими  наночастицы  металлов,  позволяет  использовать  оптические  методы  для  исследования  данных  систем.  В  том  числе  для  анализа  распределения  диспергированных  частиц  по  размерам  и  особенностей  их  строения  [5;  6].

Экспериментальная  часть. 

В  ходе  реализации  эксперимента  нами  были  получены  микроэмульсии,  содержащие  наночастицы  серебра,  которые  были  исследованы  методом  абсорбционной  спектроскопии.

Получение  микроэмульсий  осуществлялось  цитратным  методом.  В  основе  данного  метода  лежит  окислительно-восстановительная  реакция  взаимодействия  нитрата  серебра  с  цитратом  натрия  [2]:

6AgNO₃+3Na₃C₆H₅O₇  =  6Ag+3Na₂C₅H₄O₅+3CO₂+3NaNO₃+3НNO₃

Для  дополнительной  стабилизации  полученных  частиц  нами  использовался  10  %  раствор  поливинилового  спирта.  Цитрат  натрия  вводили  в  систему  капельным  методом  при  постоянном  перемешивании  и  нагревании  раствора  на  магнитной  мешалке.

В  ходе  процесса  синтеза  происходило  изменение  цвета  раствора  от  бесцветного  до  желтого,  что  свидетельствует  о  восстановлении  ионов  серебра.  Нагревание  продолжали  15  мин,  затем  полученные  растворы  оставили  охлаждаться  до  комнатной  температуры.  В  результате  были  получены  устойчивые  микроэмульсии,  содержащие  наночастицы  серебра. 

Полученные  микроэмульсии  были  нами  проанализированы  на  двулучевом  спектрофотометре  в  диапазоне  длин  волн  от  190  до  850  нм.

Для  оценки  влияния  концентрации  исходных  компонентов  на  размер  частиц,  нами  были  получены  образцы  двух  видов.  Данные  микроэмульсии  отличаются  исходной  концентрацией  раствора  нитрата  серебра:

Образец  1  —  исходная  концентрация  раствора  нитрата  серебра  0,005  Н;

Образец  2  —  исходная  концентрация  раствора  нитрата  серебра  0,0025  Н.

Результаты  и  обсуждение  результатов. 

В  ходе  реализации  эксперимента  нами  были  получены  два  вида  коллоидных  раствора  серебра,  которые  имеют  разные  цветовые  характеристики.  Нами  были  сняты  спектры  поглощения  полученных  микроэмульсий  (рис.  1).

Рисунок  1.  Спектры  поглощения  микроэмульсий  поливенилового  спирта,  содержащего  наночастицы  серебра:  образец  1  —  исходная  концентрация  раствора  нитрата  серебра  0,005  Н;  образец  2  —  исходная  концентрация  раствора  нитрата  серебра  0,0025  Н

Анализ  полученных  спектров  поглощения  показывает,  что  полученные  микроэмульсии  характеризуются  наличием  одного  интенсивного  пика  поглощения.  Для  образца  1  данный  максимум  лежит  в  области  426  нм,  а  для  образца  2  при  416  нм.

Полученные  спектры  поглощения  были  проанализированы  по  нескольким  направлениям.  Во-первых,  наличие  одного  максимума  поглощения  позволяет  сделать  выводы  об  однородности  частиц  золя,  как  по  форме,  так  и  по  размеру.

При  этом  необходимо  отметить,  что  при  увеличении  исходной  концентрации  нитрата  серебра  наблюдается  сдвиг  максимума  поглощения  в  длинноволновую  область  спектра.

В  соответствии  с  этим,  нами  был  сделан  второй  вывод  о  том,  что  изменение  концентрации  исходного  раствора  нитрата  серебра  приводит  к  незначительному  увеличению  размера  полученных  наночастиц.

Выводы. 

В  ходе  реализации  экспериментального  исследования  были  исследованы  оптические  свойства  микроэмульсий,  содержащих  наночастицы  серебра,  которые  отличались  концентрацией  исходного  раствора  нитрата  серебра  (0,005  Н  и  0,0025  Н). 

Исследование  оптических  свойств  коллоидных  растворов  наночастиц  серебра,  позволяет  сделать  вывод  о  зависимости  данных  свойств  от  размера  частиц,  который  в  свою  очередь  может  изменяться  при  изменении  концентрации  исходных  реагентов.  Нами  было  выявлено,  что  увеличение  размера  наночастиц  приводит  к  сдвигу  спектра  поглощения  в  красную  область  спектра.

Список  литературы:

1. Зыков  И.Ю.,  Одинцова  О.В.  Спектральная  зависимость  коэффициентов  эффективности  поглощения  наночастиц  серебра  в  прозрачной  матрице  //  Аспирант.  —  2014.  —  №  5.  —  С.  94—97.
2. Методы  получения  наночастиц  и  их  размерно-чувствительные  физические  параметры.  Л.И.  Богуславский.  Вестник  МИТХТ,  —  №5,  —  2010.  —  12  с.
3. Получение  и  исследование  наноструктур.  Лабораторный  практикум  по  нанотехнологиям:  учебное  пособие  /  А.А.  Евдокимов  [и  др.];  под  ред.  А.С.  Сигова.  —  М.:  БИНОМ.  Лаборатория  знаний,  2011.  —  186  с.
4. Фарус  О.А.  Анализ  спектров  поглощения  гибридных  нанокомпозитных  материалов  на  основе  нанокристаллов  сульфидов  металлов  в  матрице  поливинилового  спирта  //  Инновации  в  науке.  —  2014.  —  №  30–1.  —  С.  44—49.
5. Фарус  О.А.,  Айтасова  Д.А.,  Левина  М.В.,  Афонина  К.Н.  Анализ  влияния  условий  синтеза  на  структуру  поверхности  пленок,  полученных  на  основе  гелей  на  основе  тетраэтоксисилана  //  В  мире  научных  открытий.  —  2015.  —  №  4.1  (64).  —  С.  679—686.
6. Фарус  О.А.  Исследование  влияния  типа  катализатора  на  процессы  гелеобразования  золь-гель  систем  на  основе  тетраэтоксисилана  //  Интернет-журнал  «НАУКОВЕДЕНИЕ»  Том  7,  №  4  (2015)  —  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://naukovedenie.ru/PDF/64TVN415.pdf  (доступ  свободный).  Загл.  с  экрана.  Яз.  рус.,  англ.  DOI:  10.15862/64TVN415