Синтез наночастиц сульфида кадмия с оболочкой из оксида кремния в жидкой фазе

линового масла, 3 % (масс.) воды. По данным измерения средний гидродинамический радиус мицелл в органогелях в системе фосфолипидный концентрат «Наш Лецитин» - вазелиновое масло - вода составил 28 нм, а в системе с фосфолипидным концентратом «Мослецитин» 49 нм. Изучение реологических свойств образцов проводились с использованием ротационного вискозиметра с коаксиальными цилиндрами «Щ1ео1:е81 2» (Германия) в диапазоне скоростей сдвига от 1,5 до 1312 с-1 при температурах 20, 30 и 40 °С. Перед каждым измерением образец выдерживали в течение 30 минут при заданной температуре. Кривые течения образцов при 20 °С приведены на рис. 1.

Как видно из реологических кривых органогели в системе фосфолипидный концентрат «Наш Лецитин» - вазелиновое масло - вода при 20 °С обладают значительно более высокой вязкостью по сравнению с вязкостью органогелей в системе фосфолипидный концентрат «Мослецитин» - вазелиновое масло - вода. Аналогичная картина наблюдается при 30 и 40 °С, но при повышении температуры разница в вязкости гелей становится менее заметной.

На основе полученных данных можно предположить, что в системе с фосфолипидный концентратом «Наш Лецитин» гибкие цилиндрические мицеллы свернуты в более плотный клубок. Поэтому для образования пространственной структуры геля необходима большая концентрация фосфолипидов. При гелеобразовании формируется более плотная пространственная структура (с большим числом контактов), что и обусловливает большую вязкость.

Библиографические ссылки

1. Гуляева Е.В. Лецитиновые органогели на основе фосфолипидного концентрата "Мослецитин"./ Е.В. Гуляева, Е.В. Токмакова, Н.М. Мурашова, Е.В. Юртов. // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажина]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. Т. XXI. № 8. С. 64-67.

УДК 544.77:

A.M. Токарев, М.Ю. Королёва, Е.В. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ СУЛЬФИДА КАДМИЯ С ОБОЛОЧКОЙ ИЗ ОКСИДА КРЕМНИЯ В ЖИДКОЙ ФАЗЕ

A method for the synthesis of cadmium sulfide nanoparticles in aqueous medium was reported. Cadmium sulfide nanoparticles in the size range 20-25 mn were stabilized against aggregation by the adsorption of sulfide ions. The influence of the excess concentrations of sulfide ions on the value of Q -potential and stability of nanoparticle aqueous suspension was investigated. The surface functionalization of CdS nanoparticles was performed using silane derivatives. Silica

capped CdS nanoparticles were prepared by the sol-gel method via the base-catalyzed hydrolysis of tetraethoxysilane. This method is available and can be used for the production of CdS(,Si02 nanoparticles with core-shell structure.

Разработан метод синтеза наночастиц сульфида кадмия размером 20-25 нм в водной среде. Стабилизация наночастиц CdS от агрегации происходила при адсорбции сульфид-ионов. Установлено влияние избытка S2" ионов на величину Ç-потенциала и устойчивость водных дисперсий наночастиц. Перед нанесением оболочки из оксида кремния поверхность наночастиц CdS была функционализирована производными силана. Нанесение оболочки Si02 проводилось золь-гель методом при гидролизе тетраэтоксисилана и последующей поликонденсации. Данный метод характеризуется простотой и доступностью, позволяет получать CdS iT/ SiO: наночастицы со структурой ядро-оболочка.

Сфера перспективных областей применения полупроводниковых наночастиц в настоящее время довольно широка. Такие частицы — «квантовые точки» — могут быть использованы в технике (производство электронных приборов, индикаторных панелей, светодиодов), медицине (наночастицы — фотоэлементы для стимуляции нейронной активности) и других областях.

Существует несколько основных методов получения полупроводниковых наночастиц, среди которых преобладают два основных направления: жидкофазные и газофазные методы. К жидкофазным методам относятся осаждение наночастиц из растворов, синтез наночастиц в нанореакторах (например, в мицеллах) и т.д. [1 - 4]; среди газофазных методов применяются методы осаждения наночастиц из паровой фазы (CVD и PVD).

Целью данной работы было получение полупроводниковых наночастиц сульфида кадмия, нанесение на них слоя из диоксида кремния — инертной оболочки, а также исследование некоторых свойств полученных систем ядро-оболочка. Из всех методов приготовления наночастиц был выбран жидкофазный метод получения в воде без использования микроэмульсии, так как удаление слоя ПАВ с поверхности наночастиц затруднительно.

7 ч

- ' ;

f _ JV t > * m * f  # > £

i * ' \S • Л 4 К t ^ 1 ^^ H *

GEOKHI SEI S.OkV X20.000 100nm~ WD73mm

Рис. 1. Микрофотография наночастиц CdS.

В качестве прекурсоров наночастиц использовались водные растворы нитрата кадмия Сс1(Ж)з)2*4Н20 и сульфида натрия МагБ^НгО. Синтез наночастиц сульфида кадмия проходил в соответствии с химической реакцией:

Сс1(Ж)з)2 + ШгБ -> СсШ + 2№Ж)з Стабилизация синтезируемых наночастиц происходила при адсорбции ионов, поэтому сульфид натрия добавлялся в реакционную среду с избытком.

30п

[82"]/[Сс12+]

Рис. 2. Зависимость размера наночастиц сульфида кадмия от соотношения молярных концентраций ионов реагентов

Стабильность водных дисперсий наночастиц СсШ зависела от соотношения прекурсоров. Устойчивость наночастиц проверялась по изменению размеров с течением времени и выпадению осадка.

70 п

30

10 15 20 25

[в- ]/[са-+]

Рис. 3. Зависимость (^-потенциала наночастиц сульфида кадмия от соотношения молярных концентраций ионов реагентов

В результате проведения экспериментов было показано, что при

2- 2+

мольном соотношении [Б ]/[Сс1 ] ~ 15 образуется наиболее устойчивая дисперсия наночастиц сульфида кадмия. На рис. 1 показана микрофотография синтезированных наночастиц СсШ, размер наночастиц составляет 20-25 нм.

я

К н о ее (Г

cd к

30

25

20

15

0

1

Время, сут

Рис. 4. Изменение размера частиц CdS с течением времени

Измерение размеров наночастиц CdS и величины (^-потенциала проводились методом динамического светорассеяния на приборе Zetasizer Nano.

Рис. 5. Схематическое изображение структуры наночастицы С(18 с оболочкой 8Ю2.

Было проведено исследование зависимости диаметра наночастиц сульфида кадмия от соотношения прекурсоров, которое показало, что диаметр наночастиц уменьшается с ростом мольного соотношения [82"]/[Сс12+] (рис. 2). Наночастицы сульфида кадмия стабилизированы от агрегации за счет адсорбции электролитов и создания двойного электрического слоя. Величина (^-потенциала наночастиц СсШ достаточно высокая и составляет -45 --55 мВ. При увеличении мольного соотношения [82"]/[Сс12+] (^-потенциал не-

значительно убывает (рис. 3). Полученная водная дисперсия наночастиц устойчива к агрегации и седиментации, размер частиц практически не изменяется в течение двух суток (рис. 4).

На следующей стадии поверхность полученных наночастиц CdS была модифицирована производными силана. Они обеспечивали хорошую адгезию при последующем нанесении оболочки из SiCb. Толщина слоя модификатора должна быть не больше нанометра, то есть порядка нескольких молекулярных слоев, так как это способствует нанесению сплошного слоя SiCb на поверхность наночастиц CdS. Для нанесения оболочки SiCb использовался золь-гель метод, в качестве прекурсора применяли тетраэтоксисилан. Процесс нанесения оболочки производился в системе этанол-аммиак-вода.

Предположительная структура наночастиц со структурой ядро-оболочка показана на рис. 5.

Устойчивость водных дисперсий наночастиц сульфида кадмия с оболочкой Si02 значительно возрастала. В таких системах не происходила агрегация наночастиц и последующая седиментация в течение нескольких месяцев. При этом их токсичность наночастиц CdS@SiC>2 значительно снижалась, что позволяет их использовать в медицине.

Библиографические ссылки

1. Kennedy R. Capped semiconductor colloids: Synthesis and photochemistry of CdS capped SiCb nanocrystallites./Kennedy R., Martini I., Hartland G., Kamat V.P. //Proc. Indian Acad. Sci. (Chem. Sci.), 1997. V. 109. № 6. P. 497-507.

2. Myong S.Y. Recent progress in inorganic solar cells using quantum structures./ Myong S.Y. // Recent Patents on Nanotechnology, 2007. V. 1. P. 67-73.

3. Shi-Zhao Kang. Thermostability of photoluminescence of CdS nanoparticles loaded on silica spheres./ Shi-Zhao Kang, Zeyi Cui, Zhizhen Xu, Jin Mu. // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 2008. V. 315. P. 44-46.

4. Wuister S.F. Synthesis and luminescence of CdS quantum dots capped with a silica precursor./Wuister S.F., Meijerink A.J. //Luminescence, 2003. V. 105. P. 35-43.

УДК 546.57/9:539.21

С.Д. Уточкин, Т.А. Шерстнева, М.Ю. Королёва

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА, СЕРЕБРА и Au/Ag СПЛАВА ЦИТРАТНЫМ МЕТОДОМ

Gold, silver, and gold-silver alloy nanoparticles were synthesized by citrate method in the size ranges 15-20 nrn, 4-10 nrn, and 10-50 nrn, consequently. The ratio of sodium citrate to metal at which nanoparticle of minimal size can be produced was established. The optical properties of nanoparticles were investigated. The position of the surface plasmon band was found to vary linearly as a function of Au mole fraction in Au/Ag nanoparticles.