Спосіб отримання колоїдного розчину наночасток срібла

Реферат: Спосіб отримання колоїдного розчину наночасток срібла включає відновлення іонів металу контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою. Для синтезу наночасток срібла контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою під тиском 0,7-0,8 кПа на поверхні рідкої реакційної маси, при силі струму розряду 70-150 мА, напругою 450-1000 В, товщині шару розчину 10-50 мм, відстані від анода до поверхні оброблювального середовища 5-10 мм, температурі розчину нижче його температури кипіння, в 0,01 М водний розчин солі AgNО3, як стабілізуючий агент додають полімер - поліакриламід кількістю 5-10 %. UA 95003 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ КОЛОЇДНОГО РОЗЧИНУ НАНОЧАСТОК СРІБЛА UA 95003 U UA 95003 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до колоїдної хімії, зокрема до способів отримання колоїдних розчинів, що містять колоїдні частинки, що включають метал, і може бути використана для виготовлення каталізаторів, косметичних засобів, лікарських препаратів, харчових і біологічно активних добавок, медичних виробів і матеріалів медичного призначення, розчинів дезінфекції та ін. Відомий спосіб отримання колоїдного розчину наночасток металу шляхом розчинення солі металу і водорозчинного полімеру у воді та/або у неводному розчиннику, продування отриманого розчину газоподібним азотом чи аргоном і опромінення радіоактивним випромінюванням. У відомому способі як сіль металу використовують нітрат, перхлорат, сульфат або ацетат відповідного металу [Пат. 2259871 Россия, МПК6 В01J 13/00. Коллоидный раствор наночастиц металла, нанокомпозиты металл-полимер и способы их получения / Ли М.С., Нам С.И. (Россия). - № 2003133728/15; заявл. 30.04.2002; опубл. 10.09.2005, Бюл. № 25]. Недоліком відомого способу є неможливість отримання високочистого колоїдного розчину наночасток металу, оскільки використання в способі нітратів, перхлоратів, сульфатів або ацетатів обумовлює наявність в розчині після обробки радіоактивним випромінюванням відповідного аніону (NO3-, СlО4-, SO4-, СН3СОС-), що забруднюють кінцевий розчин. Крім цього кінцевий розчин буде характеризуватися деяким залишковим рівнем радіації. Відомий спосіб отримання колоїдних розчинів металів, що включає утворення водного розчину органічного складу, що містить гетероатом - кисень, азот та послідуючої електрохімічної взаємодії зазначеного розчину з електродами із металу, відібраного з числа металів другої групи та (або) четвертого періоду Періодичної системи елементів Менделеева. [Пат. 2238140 Россия, МПК7 В01J 13/00 Способ получения коллоидных растворов металлов / Крыжановский А.В. (Россия). - № 2001119608/04; заявл. 17.07.2001; опубл 20.10.2004]. Недоліками способу є низька ефективність синтезу колоїдних часток. Відомий спосіб отримання колоїдних розчинів металів в мікроемульсіях шляхом відновлення водних розчинів AgNO3 и HAuCl4, при цьому в процесі відновлення проводять ультразвукову обробку для збільшення монодисперсності часток металів [Barnickel P, Wokaun A Synthesis of Metal Colloids in Inverse Microemulsions // Моl Phys. - Vol. 69 - № 1. - 1990. - P. 1-9]. Недоліками способу є необхідність додаткового очищення колоїдних розчинів від продуктів реакції відновлення; поверхня колоїдних часток металів за рахунок їх адсорбційної активності забруднена продуктами реакції, що знижує їх якість; при зберіганні часток в розчині впродовж декількох годин вони мають тенденцію для агрегації, в результаті чого, вони втрачають свої цінні властивості колоїдних часток. Найбільш близьким за технічною суттю та досягнутим результатом до корисної моделі, що заявляється, є відомий спосіб отримання розчину наночасток срібла, в якому відновлення іонів металу з водного розчину його солі здійснюють контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою (КНП) [Восстановление ионов серебра из водного раствора путем его плазмохимической обработки / О.В. Сергеева, А.А. Пивоваров, Л.А. Фролова, Т.Н. Дубовик // Materiály viii Mezinárodni vědecko-praktická conference "Předni vědecké novinky-2012", 27 srpna-05 záři 2012 roku. Dil 9. Ekologie. Chemie a chemická technologie zemědělstvi. Praha. - P. 27-30.] (прототип). Недоліками прототипу є підвищені витрати реагентів для синтезу часток срібла (до 20 г/л) та їх тенденція до агрегації при тривалому зберіганні отриманих розчинів, що як наслідок, сприяє втраті цільових властивостей. В основу корисної моделі поставлена задача - розробити удосконалений спосіб отримання колоїдних розчинів, використання якого б дозволяло підвищити стабільність отриманих розчинів при одночасному збільшенні дисперсності та ефективності синтезу часток в розчині, шляхом використання стабілізуючої складової. Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі отримання колоїдного розчину металу, який включає відновлення іонів металу контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою відповідно до корисної моделі для синтезу наночасток срібла контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою під тиском 0,7-0,8 кПа на поверхні рідкої реакційної маси, при силі струму розряду 70-150 мА, напругою 450-1000В, товщині шару розчину 10-50 мм, відстані від анода до поверхні оброблювального середовища 5-10 мм, температурі розчину нижче його температури кипіння, в 0,01 М водний розчин солі AgNО3, як стабілізуючий агента додають полімер - поліакриламід кількістю 5-10 %. Для синтезованих під дією контактної нерівноважної низькотемпературної плазми (КНП) наночасток срібла характерним є висока швидкість окиснення і агрегації. 1 UA 95003 U Ag R Agx KНН Аgm агрегація не стабілізовані кристали Agn коагуляція . Для підвищення стабільності колоїдних розчинів срібла наночастки стабілізують, сполуками, що адсорбуються на поверхні часток та контролюють їх ріст та агрегацію за наступним механізмом: 5 10 15 20 25 30 35 40  Ag ' R  Agx KНН  Аgm агрегація не стабілізовані кристали Agn , коагуляція де Ag - кластери срібла, Аgm - первинні частки, стабілізовані частки полімером, Agn  кінцеві частки, R - відновник. У стабілізованому розчині спочатку утворюються кластери срібла, що потім взаємодіють із стабілізатором - полімером і конденсують. Після одержання наночасток конденсація кластерів відбувається з меншою швидкістю, що сприяє утворенню стабільних наночасток срібла, а як наслідок і розчинів. Наводимо приклади пропонованої корисної моделі. Приклад 1. Для синтезу колоїдного розчину срібла готують 0,01 М водний розчин солі AgNO3, і як стабілізуючий агент додають 10 % полімеру - поліакриламід. Розчин заливають в реактор періодичної дії та обробляють контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою впродовж 7 хвилин розрядом тиску 80 кПа, при силі струму розряду 150 мА, напругою 1000 В, товщині шару пульпи 50 мм, відстані від анода до поверхні оброблювального середовища 10 мм. Після плазмохімічної обробки розчину утворюється колоїдний розчин. Тривалість стабільності розчину 10 днів. Приклад 2. Обробку розчину здійснюють відповідно до прикладу 1 з тією відзнакою, що для плазмохімічної обробки розчину готують 0,01 М водний розчин солі AgNО3, і як стабілізуючий агент додають 8 % полімеру - поліакриламід. Після плазмохімічної обробки розчину утворюється колоїдний розчин. Тривалість стабільності розчину 9-10 днів. Приклад 3. Обробку розчину здійснюють відповідно до прикладу 1 з тією відзнакою, що для плазмохімічної обробки розчину готують 0,01 М водний розчин солі AgNO3, як стабілізуючого агента додають 5 % полімеру - поліакриламід. Після плазмохімічної обробки розчину утворюється колоїдний розчин. Тривалість стабільності розчину 7-8 днів. Таким чином, використання розробленого удосконаленого способу для одержання колоїдного розчину нанорозмірних часток срібла забезпечує відновлення золота до колоїдного при низький концентрації розчину його солі В результаті здійснення способу одержання колоїдного розчину нанорозмірних часток срібла по технології, яка пропонується забезпечується висока стабільність отриманих розчинів. Спосіб, що пропонується, при реалізації має наступні переваги: - забезпечується ефективне одержання колоїдних розчинів наночасток срібла при зниженні витрат реагентів; - досягається значна стабілізація розчинів до 8-10 діб. Корисна модель належить до колоїдної хімії і може бути використана для виготовлення каталізаторів, косметичних засобів, лікарських препаратів, харчових і біологічно активних добавок, медичних виробів і матеріалів медичного призначення, розчинів дезінфекції та ін. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб отримання колоїдного розчину наночасток срібла, який включає відновлення іонів металу контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою, який відрізняється тим, що для синтезу наночасток срібла контактною нерівноважною низькотемпературною плазмою під тиском 0,7-0,8 кПа на поверхні рідкої реакційної маси, при силі струму розряду 70-150 мА, напругою 450-1000 В, товщині шару розчину 10-50 мм, відстані від анода до поверхні оброблювального середовища 5-10 мм, температурі розчину нижче його температури кипіння, в 0,01 М водний розчин солі AgNО3, як стабілізуючий агент додають полімер - поліакриламід кількістю 5-10 %. 2 UA 95003 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3