CC BY
58УДК 546.57
ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ГЛЮКОЗЫ С ПОМОЩЬЮ КАРБОНАТ-АНИОНОВ
Поджарая К.С.
Научный руководитель: д.т.н., проф. В.И. Черноиванов
Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Россия, г. Москва, 1 -ый Институтский проезд, д. 1 +7 (499) 174-83-93 [email protected]
Ключевые слова: наночастицы серебра, синтез, химическое восстановление, размер частиц.
Keywords: silver nanoparticles, synthesis, chemical restoration, size of particles.
Аннотация. В данной статье проведен анализ основных методов получения наноразмерных частиц серебра. Исследована возможность получения наночастиц серебра методом химического восстановления из водного раствора с помощью материалов «зеленой химии».
Abstract: In this article the analysis of the main methods of receiving nanodimensional particles of silver is carried out. Possibility of receiving nanoparticles of silver by a method of chemical restoration from water solution by means of materials of "green chemistry" is investigated.
Согласно статистическим данным, на рынке из всех случае продажи опасных для потребителя продуктов питания 90% связаны с микробиологическими загрязнениями, вследствие чего их приятно считать наиболее опасными.
Основными представителями микрофлоры,
обнаруживащимися на поверхности оборудования, являются бактерии группы кишечной палочки, стафилококки, стрептококки, термоустойчивые молочнокислые палочки, плесени, дрожжи и бактериофаги.
Инактивировать микроорганизмы можно либо химическим путем (дезинфицирующие растворы химических веществ), либо
физическими средствами (обработка горячей водой, кипящей водой, паром, ультрафиолетовыми лучами и т.д.).
Поскольку химические препараты обладают высокой токсичностью и могут пагубно влиять на санитарную безопасность оборудования и тары, использование дезинфектантов на основе коллоидного серебра можно считать одним из наиболее перспективных [1].
Бактерицидные свойства серебра и его соединений известны человечеству еще с древнейших времен. Препараты на основе серебра приобрели популярность в медицине и ветеринарии в 20-40 годах XX века, однако с появлением антибиотиков интерес к ним существенно снизился [2]. При этом антибиотики обладают ограниченным спектром действия и негативно сказываются на иммунной системе человека и животных.
Серебро в ионной форме и в виде коллоидных частиц обладает широким спектром антимикробного действия. Наиболее эффективными формами серебра являются препараты, содержащие наноразмерные частицы металла, поскольку коллоидное серебро характеризуется более выраженным биоцидным эффектом по сравнению с ионным [3,4].
В настоящее время существует большое количество методов синтеза систем, содержащих коллоидное серебро. Большинство исследователей испольлзуют композиции, в которых для предотвращения самопроизвольной агрегации наночастиц серебра в систему добавляются поверхностно-активные вещества. Однако многие из них являются токсичными высокомолекулярными соединения, что может негативно отразиться на здоровье человека и животных при использовании таких препаратов в качестве обеззараживающего компонента либо лекарственного средства.
Наибольший интерес представляет использование в качестве прекурсоров реагентов «зеленой химии», поэтому в данной работе был исследован процесс восстановления соединений серебра в водном растворе глюкозы. В качестве стабилизатора предложено использовать карбонат-анионы в связи с возможностью реализации электростатического способа стабилизации наноагрегатов, что позволяет исключить загрязнение реакционной системы органическими реагентами.
Синтез наночастиц серебра проводился путем восстановления водного раствора нитрата серебра. Процесс протекает по следующей схеме:
AgNOз + [восстановитель] ^ наночастицы серебра.
В качестве исходных реагентов использовались растворы нитрата серебра с концентрацией 10-3 моль/л, глюкозы с концентрацией 0,05 моль/л, карбоната натрия с концентрацией 0,01 моль/л. Во всех экспериментах использовалась бидистиллированная вода.
В типичной методике к водному раствору нитрата серебра (50 мл) с определенной концентрацией добавлялся такой же объем восстановителя. Полученные растворы нагревали при интенсивном перемешивании, после чего добавляли раствор стабилизатора.
Оптические спектры поглощения гидрозолей серебра определяли при комнатной температура с помощью спектрофотометра КФК-3 в диапазоне длин волн от 320 нм до 900 нм. Размеры и агрегативное состояние наночастиц определяли по положению и интенсивности полос поверхностного плазмонного резонанса, а также с помощью анализатора размеров частиц Malvern Zetasizer Nano ZS.
Химическое восстановление - сложный и многофакторный процесс, который, в первую очередь, зависит от выбора пары окислитель-восстановитель.
При использовании глюкозы (C(AgNO3) = 0.410-3 моль/л, С(С6Н12О6) = 0,02 моль/л) образовывались достаточно устойчивые коллоидные растворы светло-желтого и оранжевого цвета, содержащие, судя по наличию и положению максимума X = 420-430 нм в оптических спектрах поглощения, наночастицы серебра сферической формы.
При изучении влияния содержания стабилизатора и условий его добавления к реакционной смеси было выявлено, что с увеличением времени синтеза и уменьшением количества стабилизатора уменьшается средний размер частиц (рис. 1). Окраска раствора при этом изменяется от светло-желтой до оранжевой.
Длина волны, нм
Рис. 1. Влияние времени синтеза и количества стабилизатора: 1 - С(№2ТО3) = 4.7 10-4 моль/л, время синтеза - 30 минут (размер
частиц 29 нм); 2 - С(№2С03) = 1,9-10-4 моль/л, время синтеза - 30 минут (размер частиц 19 нм); 3 - С(№2С03) = 1,910-4 моль/л, время синтеза - 60 минут (размер частиц 25 нм).
Для золя №3 была исследована агрегативная устойчивость, при этом в течение времени исследования агрегация частиц не менялась, цвет раствора оставался оранжевым, что так же может свидетельствовать о том, что концентрация наночастиц серебра остается практически неизменной (рис. 2).
Рис. 2. Спектры поглощения золя №3: 1 - в момент получения, 2 -время жизни - 1 день, 3 - время жизни - 6 дней
ВЫВОДЫ
1. Проведен синтез наночастиц серебра путем восстановления водного раствора нитрата серебра глюкозой.
2. Показана возможность эффективной стабилизации коллоидного раствора наночастиц серебра карбонат-анионами, что дает возможность широкого применения электростатического способа стабилизации.
3. Методом динамического рассеяния света определены размеры частиц серебра в коллоидных растворах.
4. Путем варьирования концентрации карбонат-анионов и времени проведения синтеза были определены оптимальные условия для получения агрегативно устойчивой коллоидной системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Поджарая К.С. Коллоидное серебро - способы получения и перспективы применения для очистки оборудования молокозаводов // Инновации в сельском хозяйстве. - 2013. - №2 (4). - с. 29-32.
2. Шкиль Н.Н., Шкиль Н.А., Бурмистров В.А., Соколов М.Ю., Антимикробные свойства, фармакотоксические характеристики и терапевтическая эффективность препарата арговит при желудочно-кишечных болезнях телят // Научный журнал КубГАУ. - 2011. - №68 (04). - с. 1-11.
3. Рябчикова Е.И., Королёв К.Г., Ломовский О.И., Получение наночастиц серебра восстановлением гетерофазными продуктами ферментативного гидролиза клеточной стенки дрожжей S. Cerevisiae // Сб. материалов науч.-практич. конф. с международ. участием. «Нанотехнологии и наноматериалы для биологии и медицины», Новосибирск, 11-12 октября, 2007, том 1, с. 41-48.
4. А.А. Кореневский, В.В. Солрокин, Г.И. Каравайко, Взаимодействие ионов серебра с клетками Candida utilis // Микробиология, 62:6 (1993) 1085-1092.
УДК 621: 539.389.2 : 672.1
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЕ ПЛАЗМЕННОЕ УПРОЧНЕНИЕ
Фильков М.Н., Дунаев А.В.
ГОСНИТИ Россельхозакадемии, Москва, [email protected]
Ключевые слова: тонкопленочное покрытие, соединения кремния, высокочастотный индукционный плазмотрон, электродуговой плазмотрон, износостойкость, коэффициент трения.
Keywords: thin-film coating, connections silicon, high-frequency induction plasmatron, electric arc of the plasmatron, wear resistance, coefficient of friction.
Аннотация: Низкотемпературное высокочастотное плазменное нанесение упрочняющих покрытий с 80-х годов прошло развитие от экспериментальных работ до эффективного промышленного внедрения.
Abstract: The low-temperature high-frequency plasma noah deposition of hardening coatings since the 80s went development of experimental works prior to the effective industrial implementation.
