Способ получения наноструктурных металлических частиц
Изобретение относится к способам получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц, используемых в различных областях техники и медицины. Способ заключается в получении наноструктурных металлических и биметаллических частиц путем восстановления ионов металла в системе обратных мицелл. Способ включает приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, причем в качестве восстановителя применяют вещество из группы флавоноидов, в качестве поверхностно-активного вещества используют бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ), а в качестве неполярного растворителя применяют вещество из группы предельных углеводородов. Способ позволяет увеличить время жизни и скорость формирования полученных наноструктурных металлических и биметаллических частиц и исключить необходимость создания анаэробных условий при их синтезе. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к способам получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц, используемых в различных областях техники и медицины.
Известно, что металлические наночастицы, т.е. структурные образования с размерами порядка нанометров, могут служить эффективными катализаторами в химических и фотографических процессах. Металлические кластеры и наночастицы, иммобилизованные в полимерных пленках, образуют металлополимерные материалы, которые широко используются в технике благодаря их специфическим физико-химическим свойствам [Помогайло А.Д. Полимер - иммобилизованные наноразмерные и кластерные частицы. - Успехи химии, 1997, т.66, N 8, с. 750]. Кроме того, некоторые металлические наночастицы проявляют выраженную биологическую (антимикробную) активность и могут применяться в экологических и медицинских целях, например серебряные наночастицы используются в фильтрующих устройствах для очистки питьевой воды. [Ревина А.А., Егорова Е.М. Радиационно-химическая наноструктурная технология синтеза стабильных металлических и биметаллических кластеров. Тезисы докладов международной конференции "Передовые технологии на пороге XXI века", ICAT 98, М., 1998, ч.II, с. 411]. По этим причинам в настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию имеющихся и разработке новых способов получения наночастиц металлов. Согласно одной из современных классификаций все методы получения наночастиц можно разделить на физические и химические. В физических методах наночастицы либо собираются из отдельных атомов в результате испарения металлов и их последующей конденсации на различных подложках, либо образуются вследствие измельчения больших металлических частиц с помощью соответствующих устройств (коллоидных мельниц, ультразвуковых генераторов и др.). В группе химических методов наночастицы получают в результате химического восстановления в растворе ионов металлов до атомов в условиях, благоприятствующих последующему формированию малых металлических кластеров или агрегатов. В зависимости от природы восстанавливающего агента химические методы разделяются на классические или чисто химические, использующие известные химические восстановители (гидразин, боргидриды, водород и др.), и радиационно- и электрохимические, в которых восстановителем является сольватированный электрон, генерируемый соответственно ионизирующим излучением в растворе и электрохимически (источником электропитания) на поверхности электрода. В зависимости от условий, способствующих образованию (агрегации) или стабилизации наночастиц в растворе, химические методы можно также разделить на две группы: использующие химические стабилизаторы (обычно природные или синтетические полимеры) [Топорко А.В. и др. Журнал физической химии, 1996, т.70, N 10, с. 1794] и работающие в системе обратных мицелл, где процесс агрегации протекает в водном ядре мицеллы, а растущие частицы окружены оболочкой из молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ) [Пилени М. и др. Наноразмерные частицы в коллоидных системах. Лангмюр, 1997, т. 13, с. 3266]. В первом случае стабилизация обеспечивается адсорбцией молекул полимеров на поверхности металлических агрегатов, во втором - наличием оболочки ПАВ. Известен способ получения наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в водном растворе [Бутенко А.В. и др. Цайт. Физ. Д. Атомы, молекулы и кластеры, 1990, т. 17, с. 283]. В известном способе в качестве восстановителя используют гидразин и водород. Основным недостатком известного способа является малая стабильность получаемых с его помощью наночастиц, из-за чего необходимо использовать органические стабилизаторы, что усложняет структуру частиц, а также затрудняет их практическое применение. Кроме того, получение наноструктурных металлических частиц известным способом необходимо производить в атмосфере инертного газа или при вакуумировании, что удорожает конечный продукт. Известен способ получения наноструктурных металлических частиц путем радиационно-химического синтеза в системе обратных мицелл [Докучаев А.Г. и др. Химия высоких энергий, 1997, т.31, N 5, с. 353]. В известном способе восстановителем является сольватированный электрон, генерируемый ионизирующим излучением в растворе. Данным способом удается получать частицы, живущие месяцы и даже годы. Это дает возможность более детально исследовать структуру и свойства таких частиц и расширяет сферу и возможности их применения. Вместе с тем известный способ является достаточно сложным и дорогостоящим, так как синтез проводится также в атмосфере инертного газа и с использованием источника ионизирующего излучения. Наиболее близким к предложенному изобретению является способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц путем восстановления ионов металла в системе обратных мицелл, включающий приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе [Робинсон Б. и др. Синтез и выделение микрочастиц в системе обратных мицелл: B сборнике "Структура и реактивность в обратных мицеллах", под редакцией Пилени, Токио, 1989, с. 198]. В известном способе в качестве восстановителя применяют гидразин, водород или борогидрид натрия. Данным способом получают наночастицы, живущие дольше, чем при восстановлении ионов металлов в водном растворе. С использованием известного способа удается повысить степень однородности наночастиц по размерам. Вместе с тем получаемые данным способом наночастицы имеют непродолжительное время жизни, кроме того, скорость формирования наночастиц относительно невелика, требуется значительный расход восстановителя, что повышает затраты на изготовление металлических наночастиц, в реакционной системе могут присутствовать избыток восстановителя и токсичные продукты реакции. Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является снижение затрат на получение наноструктурных металлических и биметаллических частиц и упрощение способа. Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение времени жизни и скорости формирования получаемых наноструктурных металлических и биметаллических частиц и исключение необходимости создания анаэробных условий при их синтезе. Указанная выше задача решается тем, что в известном способе получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц путем восстановления ионов металла в системе обратных мицелл, включающем приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, в качестве восстановителя применяют вещество из группы флавоноидов, в качестве поверхностно-активного вещества используют бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ), а в качестве неполярного растворителя применяют вещество из группы предельных углеводородов. Возможен вариант реализации изобретения, когда ионы металла вводят в обратномицеллярную дисперсию восстановителя в виде водного раствора соли металла. Возможен вариант реализации изобретения, когда ионы металла вводят в обратномицеллярную дисперсию восстановителя в виде обратномицеллярной дисперсии водного раствора соли металла. Возможен вариант реализации изобретения, когда готовят обратномицеллярную дисперсию соли металла, в которую вводят обратно мицеллярную дисперсию восстановителя. Возможен вариант реализации изобретения, когда в качестве вещества из группы предельных углеводородов применяют н-гексан или н-гептан, или н-октан, или н-декан, или циклогексан, или изооктан. Возможен вариант реализации изобретения, когда молярную концентрацию вещества из группы флавоноидов в обратномицеллярной дисперсии восстановителя выбирают из диапазона (М) от 4![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/955.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/177.gif)
Формула изобретения
1. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц путем восстановления ионов металла в системе обратных мицелл, включающий приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, отличающийся тем, что в качестве восстановителя применяют вещество из группы флавоноидов, в качестве поверхностно-активного вещества используют бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия, а в качестве неполярного растворителя применяют вещество из группы предельных углеводородов. 2. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п. 1, отличающийся тем, что ионы металла вводят в обратномицеллярную дисперсию восстановителя в виде водного раствора соли металла. 3. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п.1, отличающийся тем, что ионы металла вводят в обратномицеллярную дисперсию восстановителя в виде обратномицеллярной дисперсии водного раствора соли металла. 4. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п. 1, отличающийся тем, что готовят обратномицеллярную дисперсию соли металла, в которую вводят обратномицеллярную дисперсию востановителя. 5. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества из группы предельных углеводородов применяют н-гексан, или н-гептан, или н-октан, или н-декан, или циклогексан, или изооктан. 6. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п.1, отличающийся тем, что молярную концентрацию вещества из группы флавоноидов в обратномицеллярной дисперсии восстановителя выбирают из диапазона (М) от 4 x 10-5 до 22 x 10-5. 7. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п. 1, отличающийся тем, что молярную концентрацию поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе выбирают из диапазона (М) от 0,05 до 0,2. 8. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п.2, или 3, или 4, отличающийся тем, что в качестве ионов металлов используют ионы Ag, и/или Cu, или Fe, или Ni, или Cd. 9. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п.2, отличающийся тем, что молярную концентрацию соли металла в водном растворе выбирают из диапазона (М) от 0,003 до 0,3. 10. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п.3 или 4, отличающийся тем, что молярную концентрацию соли металла в обратномицеллярной дисперсии выбирают из диапазона (М) от 3 x 10-4 до 3 x 10-3. 11. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п.3 или 4, отличающийся тем, что для приготовления обратномицеллярной дисперсии соли металла используют раствор бис-2-этилгексил сульфосукцината натрия в н-гексане, или г-гептане, или н-октане, или н-декане, или циклогексане, или изооктане. 12. Способ получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц по п.11, отличающийся тем, что соотношение молярных концентраций воды и поверхностно-активного вещества в обратномицеллярной дисперсии соли металла выбирают из диапазона от 0,9 до 12.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения
Лицензиар(ы): Егорова Елена Михайловна, Кондратьева Валентина Семеновна, Ревина Александра Анатольевна
Вид лицензии*: НИЛ
Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью "Ви Джи Эн Раша"
Договор № РД0041140 зарегистрирован 23.09.2008
Извещение опубликовано: 10.11.2008 БИ: 31/2008
* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия