НАНЕСЕНИЕ ЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА ТВЕРДУЮ ПОВЕРХНОСТЬ С УЧАСТИЕМ БЛОК-СОПОЛИМЕРА ПОЛИСТИРОЛА И ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ
Аннотация
Ранее нами была показана возможность получения устойчивых органозолей в системах «толуол - вода», «толуол-метанол» в присутствии блок-сополимера (блокСПЛ) полистирола и полиэтиленгликоля. В данной работе эти дисперсные системы использовали для введения в них прекурсора наночастиц серебра (соли серебра) и восстановителя (цитрата натрия или гидразин гидрата). Полученные золи серебра наносили на твердую поверхность (стекло, графит) с последующим нагреванием на воздухе при 500 °С для удаления блок-сополимера. С помощью методов седиментационной турбидиметрии (СТ) и динамического светорассеяния (ДСР) определены размеры полученных частиц золя серебра. Показано, что в золях серебра, полученных в системе «толуол-вода-цитрат» в присутствии блок-сополимера с концентрацией 0,25 и 1 г/100 мл, со временем формируются частицы с диаметром 800 и 1100 нм соответственно. На твердой поверхности (стекле, графите) после удаления блокСПЛ согласно данным сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) обнаружены частицы серебра сферической формы, размеры которых мало зависят от концентрации серебра, но с увеличением концентрации сополимера их неоднородность по размерам растет. Отмечено образование пространственных упорядоченных структур из частиц серебра на поверхности стекла, тогда как на поверхности графита частицы распределены более равномерно. С использованием системы «толуол-метанол-блокСПЛ-соль серебра-гидразин гидрат» на носителе из терморасширенного графита (ТРГ) был получен композит с содержанием серебра 130 мг/г и оценено его влияние на активность дрожжевых грибов. По сравнению с контрольными образцами (ТРГ и ТРГ, обработанный аналогичной дисперсной системой без участия блокСПЛ) установлено уменьшение столба пены, образующейся при брожении сахарозы при 35 °С. Таким образом, показано, что блокСПЛ способствует более равномерному нанесению частиц серебра из золей на поверхность графита и может использоваться, в частности, для создания композитов с потенциальной биологической активностью.
Для цитирования:
Кропачева О.И., Кудимова Д.В., Жеребцов Д.А. Нанесение частиц серебра на твердую поверхность с участием блок-сополимера полистирола и полиэтиленгликоля. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 10.
С. 70-76. DOI: 10.6060/ivkkt.20226510.6620.
Литература
Terekhin V.V., Dementieva O.V., Rudoy V.M. Formation of ordered assemblies by block copolymer lithography methods. Russ. Chem. Rev. 2011. V. 80. N 5. P. 453-472. DOI: 10.1070/RC2011v080n05ABEH004183.
Talrose R.V., Shandryuk G.A., Merekalov A.S., Shatalova A.M., Otmakhova O.A. Organization of nanoparticles in polymer matrixes. Vysokomolek. Soed. 2009. V. 51. N 11. P. 1930–1939 (in Russian). DOI: 10.1134/S0965545X09110030.
Krutyakov Yu.A., Kudrinski A.A., Olenin A.Yu., Lisichkin G.V. Synthesis and properties of silver nanoparticles: progress and perspectives. Russ. Chem. Rev. 2008. V.77. N 3. P. 233-257. DOI: 10.1070/RC2008v077n03ABEH003751.
Tovstun S.A., Razumov V.F. Preparation of nanoparticles in reverse microemulsions. Russ. Chem. Rev. 2011. V. 80. N 10. P. 953-969. DOI: 10.1070/RC2011v080nl0ABEH004154.
Benoit R., Lemyre J.-L., Ritsey A.M. Size Control in Microemulsion Synthesis. Langmuir. 2017. V. 33. N 19. P. 4748-4757. DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b00773.
Li X., Iocozzia J., Chen Y., Zhao Sh., Cui X. From Preci-sion Synthesis to Block Copolymers to Properties and Application of Nanoparticles. Angew. Chemie. 2018. V. 57. N 8. P. 2046-2070. DOI: 10.1002/anie.201705019.
Antonietti M., Wenz E., Bronstein L., Seregina M. Syn-thesis and characterization of noble metal colloids in block copolymer micelles. Adv. Mater. 1995. V. 7. N 12. P. 1000-1005. DOI: 10.1002/adma.19950071205.
Sarkar B., Alexandridis P. Block copolymer-nanoparticle composites: Structure, functional properties, and processing. Progr. Polym. Sci. 2015. V. 40. N 1. P. 33-62. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2014.10.009.
Bronstein L.M., Sidorov S.N., Valetsky P.M. Nanostruc-tured polymer systems as nanoreactors for nanoparticle formation. Usp. Khim. 2004. V. 73. N 5. P. 542-558 (in Rus-sian). DOI: 10.1070/RC2004v073n05ABEH000782.
I.-Ud-Din, Nawaz M., Price G., Baloch M.K. Preparation, morphology and sonication time dependence of silver nanoparticles in amphiphilic block copolymers of PEO with polystyrene or PMMA. J. Polym. Res. 2017. V. 24. N 9. P. 137 (1-8). DOI: 10.1007/S10965-017-1295-3.
Meristoudi A., Pispas S., Vainos N. Self-assembly in solutions of block and random copolymers during metal nanoparticles formation. J. Polym. Sci. B. 2008. V. 46. P. 1515-1524. DOI: 10.1002/polb.21487.
Möller M., Spatz J., Roescher A. Gold nanoparticles in micellar poly(styrene)-b-poly(ethylene oxide) films – size and interparticle distance control in monoparticulate films. Adv. Mater. 1996. V. 8. N 4. P. 337-340. DOI: 10.1002/adma.19960080411.
Song L., Zhang X., Liu J., Li X. Preparation of stable gold nanoparticles by using diblock copolymer mixture as encapsulating agent. J. Polym. Sci. B. 2014. V. 56. N 5. P. 675-680. DOI: 10.1134/S1560090414050133.
Derikov Y.I., Yablanovich A.D., Litmanovich A.E, Amarantov S.V. Stabilization of Gold Nanoparticles with Block Copolymers of Styrene and 4-Vinylpyridine Synthesized by Reversible Chain Transfer Polymerization. Polym. Sci. Ser. B. 2021. V. 63. N 6. P. 882–993. DOI: 10.31857/S2308113921060085.
Hoda N., Budama L., Çakir B.A., Topel Ö. Fabrication of platinum nanoparticles in aqueous solution and solid phase using amphiphilic PB-b-PEO copolymer nanoreactors. Mater. Research Bull. 2013. V. 48. N 9. P. 3183-3188. DOI: 10.1016/j.materresbul.2013.04.091.
Gökhan K., Vural B. Synthesis and stabilization of Pt nanoparticles in core cross-linked micelles prepared from an amphiphilic diblock copolymer. Coll. Polym. Sci. 2015. V. 293. N 12. P. 3563-3572. DOI: 10.1007/s00396-015-3727-0.
Loginova T.P., Lykhina O.V., Yudanova E.A., Khotina I.A. Synthesis and characterization of cobalt ferrite nanoparticles in hybrid micelles of poly[styrene-block-(ethylene oxide)] and sodium dodecyl sulfate. Polym. Sci. A. 2010. V. 52. P. 849-855. DOI: 10.1134/s0965545X10080122.
Uchman M., Procházka K., Gatsouli K, Pispas S. CdS-containing nano-assemblies of double hydrophilic block copolymers in water. Coll. Polym. Sci. 2011. V. 289. N 9. P. 1045-1053. DOI: 10.1007/s00396-011-2433-9.
Menezes W.G., Zielasek V., Thiel K., Hartwig A. Effects of particle size, composition, and support on catalytic activity of AuAg nanoparticles prepared in reverse block copolymer micelles as nanoreactors. J. Catal. 2013. V. 299. N 3. P. 222-231. DOI: 10.1016/j.jcat.2012.12.006.
Kropacheva O.I., Vavilova D.V. Features of molecular aggregation of block copolymer on base of styrene and polyethylene glycol in solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 12. P. 65−70. DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.5880.
Egorova E.M., Revina A.A., Rostovshchikova T.N., Kiseleva O.I. Bactericidal and catalytic properties of stable metallic nanoparticles in reverse micelles. Vestn. Mosk. Un-ta. Ser. 2. Khimiya. 2001. V. 42. N 5. P. 332-338 (in Rus-sian).
Vysotsky V.V., Uryupina O.Y., Roldugin V.I., Plachev Y.A. Formation of silver nanoparticles in aqueous carbox-ymethyl cellulose solutions and the evolution of their sizes. Coll. J. 2009. V. 71. N 2. P. 156-162. DOI: 10.1134/S1061933X09020021.
Ivanova N.I., Rudelev D.S., Summ B.D. Preparation of cadmium sulfide nanoparticles in reverse microemulsion systems. Vestn. Mosk. Un-ta. Ser. 2. Khimiya. 2001. V. 42. N 6. P. 405-407 (in Russian).
