СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ С МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЛИГАНДНОЙ ОБОЛОЧКОЙ Российский патент 2009 года по МПК B01J13/00 B82B3/00 C01G5/00 

Изобретение относится к области нанотехнологии и может быть использовано для эффективного изменения физико-химических свойств образованной на поверхности наночастиц неорганической природы лигандной оболочки.

Из уровня техники известен способ получения наночастиц с модифицированной лигандной оболочкой, включающий синтезирование наночастиц путем последовательного введения в раствор соли металла в воде или органическом растворителе раствора стабилизатора и раствора восстановителя (WO 2006025627 A1, B62B 3/00, 2006). Однако в ряде случаев не представляется возможным получить требуемые свойства образованной на поверхности наночастиц лигандной оболочки непосредственно при введении стабилизатора.

Изобретение направлено на создание эффективного способа получения наночастиц неорганической природы (металлических или полупроводниковых) с заданными характеристиками путем изменения физико-химических свойств образованной на поверхности наночастиц лигандной оболочки.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе получения наночастиц с модифицированной лигандной оболочкой, включающем синтезирование наночастиц путем последовательного введения в раствор соли металла в воде или органическом растворителе раствора стабилизатора и раствора восстановителя, согласно изобретению к водному раствору нитрата серебра добавляют раствор стабилизатора, в качестве которого используют 11-меркаптоундекановую кислоту, и раствор восстановителя, в качестве которого используют борогидрид натрия, после чего образованную лигандную оболочку модифицируют путем смешивания полученного раствора наночастиц серебра с раствором гомобифункционального вещества - гексаметилендиамина, функциональные группы которого несут заряд, противоположный знаку заряда указанного стабилизатора.

Дополнительное введение в раствор наночастиц с оболочкой из молекул стабилизирующего вещества - 11-меркаптоундекановую кислоту с отрицательным зарядом, раствора гомобифункционального вещества - гексаметилендиамина, функциональные группы которого несут заряд, противоположный знаку заряда стабилизатора, обеспечивает формирование модифицированной - двухслойной лигандной оболочки с наружным самоорганизующимся слоем с положительным зарядом., позволяет получать композиционные материалы с заданными свойствами на основе наночастиц.

При этом формируется наночастица с двухслойной модифицированной лигандной оболочкой, наружный слой которой имеет свойства, противоположные по заряду и кислотности свойствам внутреннего слоя, что обусловливает как увеличение размера лигандной оболочки в целом (т.е. изменение геометрических параметров), так и соответственно изменение физико-химических свойств (заряда наружного слоя двухслойной лигандной оболочкой). При этом свойства наружного слоя лигандной оболочки невозможно получить непосредственно при добавлении к исходному раствору соли металла в качестве стабилизатора гетеробифункциональных органических кислот.

Заявленный способ получения наночастиц осуществляется следующим образом.

На первом этапе изготовляют наночастицы серебра, стабилизированные 11-меркаптоундекановой кислотой, формирующей внутренний слой лигандной оболочки. Для этого в 100 мл 1,34·10^-3М раствора нитрата серебра приливают 10 мл 5,56·10^-6 М 11-меркаптоундекановой кислоты, тщательно взбалтывают. Затем к раствору при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке добавляют порциями по 30 мкл с интервалом 3 минуты 120 мкл 0,1М раствора борогидрида натрия. После добавления первой порции раствора NaBH₄ почти сразу суспензия приобретает ярко-желтую окраску, интенсивность которой возрастает с добавлением новых порций восстановителя. Окраска полученной суспензии интенсивно ярко-желтая без признаков выпадения осадка. Раствор синтезированных наночастиц серебра помещают в электрохимическую ячейку с платиновым катодом и графитовым анодом. Между электродами подавалось напряжение 1 В. В электрическом поле полученные наночастицы серебра двигались к положительно заряженному электроду, что говорит об их отрицательном заряде, возникающем за счет карбоксильных групп меркаптоундекановой кислоты, что определялось визуально с помощью микроскопа по перемещению окрашенной фракции наночастиц.

На втором этапе добавляют 10 мл 5,56·10^-6 М раствора гексаметилендиамина, образующего наружный слой лигандной оболочки. Полученные таким образом наночастицы с модифицированной лигандной оболочкой помещают в электрохимическую ячейку с платиновым катодом и графитовым анодом. Между электродами подавалось напряжение 1 В. В электрическом поле наночастицы с модифицированной лигандной оболочкой начинают двигаться к отрицательно заряженному электроду, что подтверждает изменение знака их суммарного заряда с отрицательного на положительный, что определялось визуально с помощью микроскопа по перемещению окрашенной фракции наночастиц.

Изобретение может быть использовано при получении наночастиц с модифицированной лигандной оболочкой. Для получения наночастиц серебра с модифицированной лигандной оболочкой к водному раствору нитрата серебра добавляют раствор стабилизатора, в качестве которого используют 11-меркаптоундекановую кислоту, и раствор восстановителя, в качестве которого используют борогидрид натрия. Образованную на поверхности полученных наночастиц лигандную оболочку модифицируют путем смешивания полученного раствора наночастиц серебра с раствором гомобифункционального вещества - гексаметилендиамина, функциональные группы которого несут заряд, противоположный знаку заряда указанного стабилизатора. Изобретение позволяет изменять физико-химические свойства образованной на поверхности наночастиц лигандной оболочки.

Способ получения наночастиц с модифицированной лигандной оболочкой, включающий синтезирование наночастиц путем последовательного введения в раствор соли металла раствора стабилизатора и раствора восстановителя, отличающийся тем, что к водному раствору нитрата серебра добавляют раствор стабилизатора, в качестве которого используют 11-меркаптоундекановую кислоту, и раствор восстановителя, в качестве которого используют борогидрид натрия, после чего образованную лигандную оболочку модифицируют путем смешивания полученного раствора наночастиц серебра с раствором гомобифункционального вещества - гексаметилендиамина, функциональные группы которого несут заряд, противоположный знаку заряда указанного стабилизатора.