Фундаментальная и прикладная химия

Актуальность работы. Макропористые монолитные системы, модифицированные частицами металлов, имеют большое значение для производства современной электроники, оптических и механических устройств, таких как дисплеи и биосенсоры, и т.д. Среди них выделяются композитные материалы, содержащие наночастицы таких металлов, как серебро, золото и медь, которые широко используются так как обладают поверхностным плазмонным резонансом поглощения в УФ-видимой области. В последние годы большое внимание привлекают наночастицы серебра, обладающие необычными оптическими и каталитическими свойствами. В качестве матрицы для таких систем могут служить как керамические так и металлические блоки, полученные спеканием порошков, высокопористые ячеистые материалы, так и продукты самораспостраняющегося высокотемпературного синтеза, размер пор в которых может составлять 100 и более мкм. Но наиболее высокой прочностью, термической стабильностью и химической стойкостью обладают неорганические оксидные материалы, что позволяет широко применять их в различных областях науки и техники. Таким образом , пористые пористые монолитные системы на основе серебра и диоксида кремния являются очень перспиктивными.

---

Если вы хотите заказать написание реферата по международному праву, переходите по ссылке, заполняйте форму заявки и мы сделаем самый лучший реферат!

---

. Степень разработанности темы представлена трудами таких авторов, как Б.Г. Ершова, Е.В. Леоновой, Д.О. Мартыновой, А.Д. Помогайло и др. Цель работы - разработать методы создания нанокомпозитов SiO2-Ag устойчивых к воздействию потока жидкости, овладеть методами УФ - видимой спектроскопии и электронной микроскопии. Задачи: - рассмотреть формирование наночстиц Ag в микропоры SiO2 монолита; - показать синтез нанокомпозитов SiO2 – Ag; - описать сборку установки; - описать эксперимент по исследованию нанокомпозитов SiO2 – Ag; - провести расчет результатов нанокомпозитов SiO2 – Ag ; - представить разработку наноструктурированного материала с сегнетоэлектрической активностью. Объект исследования – нанокомпозиты SiO2-Ag. Предмет исследования – методы УФ - видимой спектроскопии и электронной микроскопии. Методы исследования – анализ, обобщение полученной информации. Теоретическая значимость работы заключается в исследовании формирования наночстиц Ag в микропоры SiO2 монолита. Практическая значимость работы заключается в применении полученных результатов в деятельности организаций. Научная новизна исследования заключается в разработке наноструктурированного материала с сегнетоэлектрической активностью. Оборудование: муфельная печь, уф – спектрофотометр, аналитические весты, форвакуумный насос, стеклянная ( мерная и не мерная посуда) посуда, керамическая посуда. Реактивы: нитрат серебра, SiO2 монолиты, формамид, боргидрид натрия, 4 – нитрофенол, пентан, гидразин. Структура работы состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы.  

В результате проделанной работы решены следующие задачи: рассмотрено формирование наночстиц Ag в микропоры SiO2 монолита; показан синтез нанокомпозитов SiO2 – Ag; описана сборка установки; описан эксперимент по исследованию нанокомпозитов SiO2 – Ag; проведен расчет результатов нанокомпозитов SiO2 – Ag 20; представлена разработка наноструктурированного материала с сегнетоэлектрической активностью. В последние годы проводятся интенсивные исследования наноматериалов и, в частности, нанокомпозитов. Нанокомпозиты являются полимерами, армированными наполнителями наноразмеров (например, имеющими размеры по меньшей мере в одном направлении порядка от одного нанометра до десятков нанометров). Диспергирование посредством расслоения и интеркалирования этого типа неорганических частиц в полимерной матрице позволяет получить ряд новых свойств, которыми не обладают традиционные материалы, такие как микрокомпозиты. Нанокомпозиты образуют путем разделения слоев посредством различных способов, приводящих к образованию интеркалированных или расслоенных структур. В этих структурах полимерные цепи внедрены между слоями нанонаполнителя или они даже полностью диспергируют исходные слои глины между полимерными цепочками, увеличивая механические и барьерные свойства. В литературе существуют подходы в отношении нанокомпозитов, изготовленных из гибридных органических - неорганических материалов, которые сконцентрированы на синтезе этих материалов или на специфических их применениях (предшествующие ссылки). Большой интерес к нанокомпозитам связан с существенной ролью межповерхностных сил и химии поверхности, поскольку размер диспергированной фазы уменьшается до тех пор, пока не достигает нанометрических размеров. Механические, адгезионные, когезионные, электрические, оптические, фотохимические, каталитические и магнитные свойства этих гибридных материалов часто являются следствием синергетического сочетания свойств, которые имеют компоненты по отдельности. Органический полимер можно изготовить так, чтобы он имел более высокую прочность на растяжение, упругость, низкую поверхностную энергию, более высокую твердость, химическую стойкость, стойкость к воздействию излучения и тепла, так же как можно обеспечить включение функциональных и каталитических групп, посредством пропитки, включения или диспергирования неорганического компонента в указанный органический полимер. Гидрофильные - гидрофобные, ковалентные или координационные взаимодействия в этом типе материалов делают возможной стабилизацию несовместимых фаз с высокой площадью поверхности раздела. Также следует отметить, что важно делать различия, с этой точки зрения, между системами «гость - хозяин», такими как, например, интеркалированные структуры, в которых каждый компонент изменяет структуру другого, или аутентичными нанокомпозитами, в которых размер диспергированной фазы или нанонаполнителя таков, что каждый компонент сохраняет свою специфическую структуру и свойства, хотя и с важными свойствами, получаемыми из-за малого размера и большой поверхности раздела. Определение гибридного материала является поэтому довольно широким и охватывает от однофазных полимерных сеток, в которых гибридная композиция относится к присутствию функциональных групп или замещающих групп различного вида по отношению к основному компоненту, до сверхструктур «гость - хозяин» или самоорганизованных сверхструктур. Как упоминалось выше, несмотря на тот факт, что существуют предшествующие изобретения, в которых применяют специфическое модифицирование глин для получения нанокомпозитов, даже посредством технологии смешивания в расплаве, эти изобретения предлагают модификаторы, по существу основанные на четвертичных солях аммония, которые могут привести к получению различных углеводородов, которые во многих случаях являются веществами, которые запрещены для приведения в контакт с пищей и которые дополнительно не приводят к хорошей совместимости со многими семействами полимеров, или они вступают в реакцию во время обработки. Также в общем обнаружено, что большинство нанокомпозитов разработаны для увеличения жесткости матрицы, однако во многих биоразлагаемых материалах более важно сделать данный материал более пластичным, так как они обычно являются чрезвычайно жесткими материалами, которые требуют пластификаторов во многих применениях. Также существует большой интерес в обеспечении наноматериалов, которые можно использовать в биомедицинских и фармацевтических применениях, благодаря их биосовместимости и биоразлагаемости, и которые улучшают свойства матрицы, и чтобы можно было сконструировать их для регулирования высвобождения активных веществ, например, применяя их в активной упаковке и в биоактивных применениях, где высвобождают функциональные вещества в пищевые продукты, и в биомедицинских и фармацевтических применениях. По этой причине существует потребность в улучшенных способах получения нанокомпозитов, которые приводят к более функциональным материалам, снижают стоимость, время производства, которые улучшают свойства без риска для качества конечного продукта и которые делают возможным их использование для различных матриц и применений, которые должны быть оптимизированы.

1. Ершов Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства // Рос. хим. ж. – 2005. – Т. 65, № 3. – С. 20–30. 2. Леонова Е.В., Изаак Т.И., Мамонтов Г.В. Обратимое поведение наночастиц серебра в композитах на основе фосфата серебра и геля оксида кремния // «Физика и химия высокоэнергетических систем»: Материалы V Всероссийской конференции молодых ученых. – Россия, Томск, 2009. – С. 521–524. 3. Мартынова Д.О. Синтез и свойства пористых гелей оксида кремния и нанокомпозитов на их основе // «Физика и химия наноматериалов»: сборник материалов II международной школы–конференции молодых ученых. – Россия, Томск, 2009. – С. 387––389. 4. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах.− М: Химия, 2000. – 745 с. 5. Щукин Е.Д. Коллоидная химия. – М.: Высш. шк. – 2004. – 445 с. 6. Alvarez M.M., Khoury J.T., Schaaff T.G. et al. Optical absorption spectra of nanocrystal gold molecules//J.Phis.Chem. B. – 1997. – Vol.101. – P.3706-3712. 7. Aguiar Н., Serra J., González P., León B. Structural study of sol–gel silicate glasses by IR and Raman spectroscopies // Journal of Non–Crystalline Solids. – 2009. – V. 355 – P. 475– 480. 8. Mulvaney P. Surface plasmon spectroscopy of nanosized metal particles//Langmuir. – 1996. – Vol.12. – P.788-800. 9. Jong-Min Lee, Dae-Wook Kim, Tae-Hyun Kim, Seong-Geun Oh Facile rout for preparation of silica-silver heterogeneous nanocomposites particles using alcohol reduction method // Materials Letters. – 2007. – Vol. 61. – P.1558–1562. 10. Jal P.K., Patel S., Mishra B.K. Chemical modification of silica surface by immobilization of functional groups for extractive concentration of metal ions // Talanta 2004. – V.62. – P. 1005–1028. 11. Henglein A. Physicochemical properties of small metal particles in solution: «microelectrode» reactions, chemisorptions, composite metal particles, and the atom-to-metal transition//J.Phys.Chem. – 1993. – Vol.97. – P.5457-5471. 12. Khanna P.K., Subbarao V.V.V.S. Nanosized silver powder via reduction of silver nitrate by sodium formaldehydesulfoxylate in acidic pH medium // Material Letters. – 2003. – V.57. – P.2242-2245. 13. Luo C. , Zhang Y. The role of poly (ethylene glycol) in the formation of silver nanoparticles // Journal of Colloidal and Interface Science. – 2005. – V.287. – P.444–448. 14. Petit C., Lixon P., Pileni M.–P. In Situ Synthesis of Silver Nanocluster in AOT Reverse Micelles // Journal of Physical Chemistry. – 1993. – V97. – P. 12974–12983. 15. Silvert Pierre-Yves, Herrera-Urbinab Ronaldo, Tekaia-Elhsissena Kamar Preparation of colloidal silver dispersions by the polyol process // J. Mater. Chem. – 1997. – V.7. - №2. – Р.293–299. 16. Slistan–Grijalva А., Herrera–Urbina R., Rivas–Silva J.F., Avalos–Borja M., Castillon F.F. Barraza, Posada–Amarillas A. Assessment of growth of silver nanoparticles synthesizedfrоm an ethylene glycol–silver nitrate–polyvinylpyrrolidone solution // Physica E. – 2005. – V.25. – P. 438–448. 17. Sarkar A., Kapoor S. Preparation, Characterization, and Surface Modification of Silver Nanoparticles in Formamide // Journal of Physical Chemistry. – 2005. – V. 109. – P. 7698–7704. 18. Zhenping Qu, Mojie Cheng, Weixin Huang, Xinhe Bao Formation of subsurface oxygen species and its high activity towards CO oxidation over silver catalysts // Journal of Catalysis. – 2005. – Vol. 229. – P. 446–458. 19. Troupis A., Hiskia A., Papaconstantinou E. Photocatalytic reduction—recovery of silver using polyoxometalates // Applied Catalysis B: Environmental. – 2003. – V.42. – P.305-315.