МАЗМҰНЫ
Кіріспе
1.ПОЛИВИНИЛДІ СПИРТ (ПВС) НЕГІЗІНДЕГІ ҚАБЫҚШАЛАР
1.1. Судаерігіш полимерлер матрица ретінде қабықша материалдары үшін
1.2.Модифицияланған полимерлі қабықшаларды алу әдістері 7
2.ПВС ҚАБЫҚШАЛАРДЫҢ МОДИФИЦИЯЛАУ ӘДІСТЕРІ, МЕТАЛЛДАРДЫҢ НБ-ІН ЕНГІЗУ 10
2.1. ПВС-ті қабықшаның күміс және алтынның нанобөлшектерімен модифицирлеу
2.2.ЖМҚ негізінде алынған нано – Ag0 , -
2.3.Құрамында алтын және күмістің нанобөлшектері бар полимерлі қабықшалардың
3. ЖЕКЕ ҚАНЫҚҚАН БЕЙОРГАНИКАЛЫҚ ЭЛЕКТРОЛИТТЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚОСПАЛАРЫНЫҢ
3.1.ПВС/Agº, ПВС/Auº қабықшаларының бейорганикалық электролиттердің қоспаларына қатысты сорбциялық
3.2. Синтезделген қабықшалардың қаныққан бейорганикалық электролиттердің буына қатысты
ҚОРЫТЫНДЫ 35
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 37
ҚОСЫМШАЛАР
Кіріспе
Поливинилспирті — кристалды полимер. Поливинил спиртінің қасиеттері оның
Қазіргі таңда қатты денедегі сезімтал элементтерде сұйық және
Соның ішінде абзал металдардың микробөлшектерінің сорбциялық концентрленуі, соның
Ақырғы он жылдың ішінде полимерлі материалтанудың облысында қарқынды
Жоғарыда айтылғандарға байланысты, өзінің торына органикалық полимер және
Барлық нанокомпозитті алудың әр турлі тәсілдерін бес негізгі
а) Бейорганикалық нанобөлшектер және полимерді бөлек синтездейді, сосын
б) Бейорганикалық нанобөлшектер және полимерді бөлек синтездейді, содан
с)Алдын ала алынған бейорганикалық нанобөлшектерде органикалық мономердің гетерофазды
д) Бейорганикалық нанобөлшектер полимер ерітіндісінде синтездейді (in situ
е)Бейорганикалық наноқұрылым синтезін органикалық мономердің полимеризациясымен біріктіреді.
Нанокомпозитті гельдерді ұқсас әдістермен синтездейді. Бірақ қосылу түрден
Жол салушы заттарды сұрыптау компоненттердің ұқсастығын ескере отырып
Әдебиеттердің критикалық шолуы: алтын, күміс (наноөлшемдер күйде) ұстаушы
ПОЛИВИНИЛДІ СПИРТ (ПВС) НЕГІЗІНДЕГІ ҚАБЫҚШАЛАР
. Судаерігіш полимерлер матрица ретінде қабықша материалдары үшін
Поливинилді спирт (ПВС) негізіндегі қабықшалар судаерігіш және судаериейтін
Судаерігіш қабықшаларды улы химикаттардың, тұрмыстық химия тауарлардың, ауруханалардағы
Поливинлді спирттен жасалған судаерігіш қабықшалар жоғары мөлдірлілігіне, иілгіштігіне,
Сонымен қатар, қазіргі таңда кеуекті полимерлі материалдар суды
1-суретте ПВС бетіндегі пленканың электродтық микрофотографиясы көрсетілген. Спектрлік
Жұмысқа сәйкес, полимерлі қабықшаның таратылатын спектрлерді дифференциалдау үлгідегі
1-сурет. ПВС қабықша бетінің тұндырушының қаттылығының жоғарылау
Дәл осылай, полимерлік пленкаларға металдық бетінде қаптаудағы құрылымдылық
Сонымен қатар, зерттеушілермен цианды эфирдің ПВС негізіндегі қабықшаның
Қабықшаларды жасаудың перспективасы белгілі, көбінесе электролюминесцентті жарықтың қайнар
Осы жұмыста, синтездің әр түрлі шарттарымен алынған (ПВС-ке
Гельтүзушілер ретінде, яғни суда жоғарытұтқырлы колоидты ерітінділерді түзуші
1.2 Модифицияланған полимерлі қабықшаларды алу әдістері
Қойылған тапсырмалардан тәуелділігіне қарамастан полимерлі материалдар әр түрлі
Осы облыста негізгі бағыттардың бірі полимерлі материалдардың (гельдер,
Авторлардың жұмыстарында алтынның нанобөлшектерінің диагностикада және детекцияда қолданылу
Блоктың құрылысын және поливинил спиртінің циан эфирінің молекулалық
Диэлектрлік плнекаларды алуда, көбіне электролюминесценттік жарық көздері үшін,
Пропил-аллилтиомочевиналық және меркаптопропильялық топшалармен модифицияланған кеуекті матрицадағы алтынның
Қабыршақтық материалдарды жасау үшін, көп жағдайда, нанобөлшектің бетіне
Жұмыста химиялық және термиялық тұрақтылық зерттелді. Көп қабатты
2-сурет. Карбоксил топтарымен және металл иондарының байланысу схемасы
Карбоксил топтармен және металл иондарының арасында байланыстардың пайда
Алтынның нанобөлшектері (орташа диаметрі 4,7±1,1 нм) терпиридті туындылармен
Барлық терпиридті туындыларда электрохимиялық зерттеулердің нәтижелерімен олардың өткізгіштігі
ПВС ҚАБЫҚШАЛАРДЫҢ МОДИФИЦИЯЛАУ ӘДІСТЕРІ, МЕТАЛЛДАРДЫҢ НБ-ІН ЕНГІЗУ
Басқа металлдарға қарағанда Аg (НБ) нанобөлшектерінің көрініп
Бұндай материалдар электронды, оптикалық, сенсорлық құрылғылардың жаңа түрлерін
Аg (НБ) синтезінде дәстүрлі әдісі НБ стабилизаторының қатысында
Ag НБ беттік плазмалық резонансына тиесілі AgNO3
Барлығына белгілі, жаңа материалдар XXI ғасырдың негізгі технологиясы
Наноструктуралық пленкалардың ерекшелігі жоғары көлемдегі фазаны бөлім шекарасының
Көпфункционалды наноструктуралық пленкалар жоғарылынған температура ықпалын ұшыраған инструменттер
Электрондарды макромолекулярлы заттарда тасымалдаудың үш негізгі нұсқаларын ұсынуға
1 – электронның тасымалдағышы, тотығу-тотықсыздануды молекулалармен жүзеге асыратын
2 – «секіретін» электронды тасымалдағыш тотығу-тотықсыздану топтардың арасында,
3 – біріктірілген ти-байланыстар жүйе бойыменэлектронды өткізгіш, осыған
Идеалды жағдайларда полимерлер үшін жүйемен түйінделген екі байланысқа
Полимер молекулаларының электронды құрылымы түйінделген байланыстармен қозбаған күйде
Жіңішке қабықшалар полиацетиленнің, мысалы, полимерлі төс етекке жабу
Ацетиленге қарағанда пиррол (таскөмір смоласынан алады) электрохимиялық әдісімен
Электрон донорлары немесе электрон акцепторларымен химиялық әрекеттескенде үстіде
Түйінделеген полиолефинді фрагментті конденсерленген олиготифен, олигопирролдар құрылымымен, ароматтық
активті тотығу-тотықсыздану процесінде соңғы топтардың варьирлеуі, олар бір
процестерде танудың негізінде ассоциациялар және өзін-өзі құрастырғыштар арқылы
Полимердің бірінші ұрпақтары түйіскен байланыстармен күшті дамыған жүйе
2.1. ПВС-ті қабықшаның күміс және алтынның нанобөлшектерімен модифицирлеу
Соңғы 20 жылда Ғылыми әдебиеттердің талдаулары металлдардың нанобөлшектерінің
Алтынның нанобөлшектерінің синтезі – Туркевич әдісі [8]. Бұл
3-сурет. Тотықсыздану процесінің жүру реакциясы
Бұл әдіс монодисперсті сфералық алтынның нанобөлшектерін 10-20 нм
4-сурет. Туркевич әдісі бойынша алтын нанобөлшектерінің синтезінің схемасы.
Күміс нанобөлшектерін цитраттық әдіс бойынша алу.
Бұл әдістің ерекшелігі цитрат-анион әрі тотықсыздандырғыш әрі тұрақтандырғыш
5-сурет. Цитрат иондарымен тұрақтандырылған күміс нанобөлшектерінің өсу механизмі.
Бірінші кезекте Ag+2, Ag+4, Ag+9,
Күміс нанобөлшектерін екі-фазалы су-органикалық еріткіштер жүйесінде және органикалық
Ультражұқа күміс беттік қабатын алуда қолданылатын Толленстің
[Ag(NH3)2]4(aq)+RCHO(aq)→Ag(s)+RCOOH(aq) (1)
мұнда – RCHО альдегид немесе көмірсутегі. Осы жолмен
Авторлардың пайымдауынша, күміс тармақтары алғашқыда пайда болған «алмұрт»
Коллоидты алтынның сфералық нанобөлшектер синтезі. Сведберг классикалық моделі
Алтынның тотықсыздануы мен бөлшектерінің үлкеюі үрдістері критикалық өлшеміне
Үшінші сатыда тотықсыздану үрдісі тез жүреді және
2.2. ЖМҚ негізінде алынған нано – Ag0 ,
Наноқұрылымдық материалдар мен пленкаларды алу үшін түрлі тәсілдер,
Гельдің ортақ торына полимерді тізбектерін нанобөлшектермен байланыстыру процесі
Электрөткізгіш полимерлер – салыстырмалы жақында пайда болған жаңа
6-сурет. Физикалық түрде тігілген гибридті гельдің алыну схемасы:
Аса жуан қара сызықтармен нәтижесіндегі сутек байланыстарының пайда
2.3.Құрамында алтын және күмістің нанобөлшектері бар полимерлі қабықшалардың
Бөлшектердің өлшемдерін анықтау үшін құрамында алтын және күміс
7-сурет. ПВС/Agº гелінің құрамындағы ескіру кезіндегі
Комплекстің құрамындағы күміс иондарының поливинил спиртіне қатынасы 1:1
Гельдің ескіру уақытына байланысты бөлшектердің өлшемінің өзгеруі бойынша
Жоғарыдағы суретті қарайтын болсақ, бөлшектер өлшемінің уақытқа тәуелділігінде
Сонымен қатар, ПВС/Auº гельдердің ерітіндісін зерттеу нәтижесінде ерітіндінің
8-сурет. ПВС/Auº гелінің құрамындағы ескіру кезіндегі бөлшектердің
Алтын күміске қарағанда жоғары комплекс түзуші қасиеті бар
Гельдің ескіру уақытына байланысты бөлшектердің өлшемінің өзгеруі бойынша
Сонымен қатар, құрамындағы нанобөлшектері бар полимерлі гельді синтездеуде
3 Кесте
Ультракүлгін сәулемен өңделген полимерлі гельдер құрамындағы металл бөлшектерінің
ПВС/Agº ПВС/Auº
4697,0 нм 87,1% 19,88 нм 80,16%
454,9 нм 12,9 % 384,5 нм 10,6%
78,9 нм 9,44%
Зерттеулердің нәтижесі УК сәулелендіру кезінде суда сольватты электрондар
Айнымалы ток және ультракүлгін сәулелерін қолдану арқылы алынған
Одан әрі ПВС/Agº және ПВС/Auº гельдерінің негізінде алынған
а) ә)
9-сурет. Құрамында нанобөлшектері бар ПВС қабықшаның беткі қабатының
Сонымен қатар ПВС молекуланың және алтын мен күмістің
УК-спектроскопияның нәтижелері (қосымша 1) бойынша аса қарқынды сіңірілуі
Металл иондарының полимерлі затпен координациялау үрдісі туралы мәліметтерді
4 кесте
ИК-спектрлер ПВС; ПВС/Agº қабықшалары; ПВС/Auº қабықшалары
Функционалды топтар υ, см-1
ПВС ПВС/Agº ПВС/Auº
–С-ОН 1100 1653,1 1591,81
–С=О 1600 1692,5 1653,06
-О-Н 1400 2989,83 1690,4
-СН2- 2900
–О-Н 3500 4167,06 2995,66
ПВС-тің ИК-спектрлерінде қатты айқын 4 шыңдар көрінеді, олардың
3.ЖЕКЕ ҚАНЫҚҚАН БЕЙОРГАНИКАЛЫҚ ЭЛЕКТРОЛИТТЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ ҚОСПАЛАРЫНЫҢ БУЫН
Алтынның нанобөлшектері бар полимерлі қабыршалардың қаныққан бейорганикалық электролиттер
Анализ қисығы көрсеткендей адсорбцияның негізгі кезеңдері 2-ден 5сағатқа
а) ә)
10-сурет. Полимерлі алтыны бар қабыршалардың натрий сульфаты электролитінің
Сорбция процесімен салыстырғанда десорбция процессінің жүру уақыты 13
Одан әрі қарай, ПВС/Auº қабықшасының бейорганикалық заттардың қаныққан
11-сурет. ПВС/Auº қабықшалар үшін су буларының адсорбция қисығы
Адсорбцияның негізгі кезеңі 2 сағаттан 5 сағатқа дейін
Айрықша адсорбция катион немесе анионның ерітіндісі иондардың табиғаты
Nа2SO4, КВr, NH4Cl электролиттер қатарын қарастырғанда катион радиустары
= -168,17· + 268,24 (R=0,99)
Көрсетілген үлгінің төзімділігі 29 сағаттан 384 сағатқа дейін
12-сурет. ПВС/Auºқабықшалар үшін су буларының десорбция қисығы
Аммоний хлориді үстіндегі қабықшадағы су буының десорбция қарқындылығы
Сонымен қатар, адсорбция процесінің кинетикалық параметрлері есептелген, және
5 Кесте
ПВС/Auº қабықшасының бейорганикалық электролиттер буындағы суды сорбциялау және
Электролит K·10-1, с-1 Электролит K·10-3, с-1
Сорбция Десорбция
, 2,47 , 0,24
0,13 0,27
2,92 0,16
Нәтижелерден кинетикалық параметрлер, жылдамдық, жылдамдық константасы, реакция реттілігі
Уақыт өткен сайын сорбция жылдамдығының азаюы су молекуларының
Сорбцианың жылдамдық константасының анализі көрсеткендей, процес екі этаптан
Осылайша, құрамында алтыны бар полимерлі үлгілермен су буының
13-сурет. ПВС/Agºқабықшалар үшін су буларының адсорбция қисығы
Құрамында күміс нанобөлшектері бар қабықшаның үлгісі үшін су
a)
ә)
14-сурет. ПВС/Agº қабықшалар үшін су буларының десорбция қисығы
Суретте көрсетілген су буының десорбциясы қаныққан электролиттер қатысында
6 Кесте
Күміс үшін сорбция процесінің кинетикалық параметрлердің есептеулердің нәтижелері
Электролит k, г/г·сағ
Сорбция Десорбция
Натрий сульфаты 1,24·10-2 3,4·10-2
Калий бромиді 1,15∙10-2 1,16∙10-2
Аммоний хлориді 1,16∙10-3 1,39∙10-2
Берілген нәтижелерден калий бромиді қаныққан ерітіндісін қолданғанда десорбция
3.1.ПВС/Agº, ПВС/Auº қабықшаларының бейорганикалық электролиттердің қоспаларына қатысты сорбциялық
Ғылыми әдебиет шолу таза поливинил спирт қабықшасының, сонымен
15-сурет. Қаныққан электролиттердің үстіндегі күміс үшін сорбция/десорбцияның кинетикалық
Қоспалардың сорбция қисықтарының берілген мәліметтері бойынша сорбция процесі
w=6,675Δp - 1,869
NH4Cl+KBr, Na2SO4+KBr қоспалары үшін әрекеттесу дәрежесі 10,5, 12,1
Әрі қарай десорбция қисықтары құрылды, олар уақыт өскен
7 Кесте
Қаныққан тұз ерітінділердің және олардың қоспаларының үстіндегі су
Зат Na2SO4 NH4Cl KBr
p, сын.бағ.мм. 27,113 26,75 26,16
Қоспа NH4Cl-KBr Na2SO4-KBr
Δp, сын.бағ.мм. -1,79 -1,78
Соған ұқсас құрамында алтын бөлшектері бар қабықшалар үшін
16-сурет. Қаныққан электролиттердің үстіндегі алтын үшін сорбция/десорбцияның кинетикалық
Na2SO4+KBr қоспасы үшін жылдамдық константасы 4 есе кіші,
3.2.Синтезделген қабықшалардың қаныққан бейорганикалық электролиттердің буына қатысты сорбциясын
Барлық алтын және күміс нанобөлшектері бар қабықшалардың үлгілеріне
Сондықтан Ленгмюр теориясының негізгі жорамалдарға сәйкес келмеуі мүмкін:
Зерттелетін полимерлі қабықшаларының сорбция изотермаларын натрий сульфаты, аммоний
8 кесте
ПВС/Auº қабықшасы үшін адсорбция изотермаларының параметрлері
Электролиттің атауы Сорбциялық сипаттамалар
Фрейндлих Ленгмюр-Фрейндлих
КF R2 КLF R2
Na2SO4 0,137 0,9658 0,131 0,9629
KBr 8,446*10-5 0,9489 8,03*10-5 0,9463
NH4Cl 0,155 0,9423 4,14*10-4 0,9956
Барлық электролиттер үшін ленгмюрлі координаттарда изотерма сорбциясының сызықтануы
S және К сорбциялық сипаттамалар бір-бірімен байланыспайды, яғни
Үлкен ұқсастық су буларына көрсетеді қабықша үлгісі аммоний
9 Кесте
ПВС/Au қабықша үлгісі үшін күшті электролиттердің қоспаларының қатысындағы
Электролит
атауы Сорбциялық сипаттамалар
Фрейндлих Ленгмюр-Фрейндлих
КF R2 КLF R2
Na2SO4- KBr 4,78*10-3 0,8341 9,98*10-3 0,7793
NH4Cl-KBr 1,13*10-3 0,8234 1,16*10-2 0,7113
Бұл жағдайда Френйдлих теңдеуіндегі натрий сульфаты және калий
Осыған ұқсас құрамында күміс нанобөлшектері бар қабықшалар үшін
10 кесте
ПВС/Agº қабықшасы үшін адсорбция изотермаларының параметрлері
Электролит
атауы Сорбциялық сипаттамалар
Фрейндлих Ленгмюр-Фрейндлих
КF R2 КLF R2
Na2SO4 0,11 0,8247 0,1 0,7335
KBr 7,557*10-2 0,9129 6,41*10-2 0,903
NH4Cl 28,04 0,6577 43,10 0,7504
Тәуелділіктер анализі Френдлих және Ленгмюр-Френдлих тұрақтылары аммоний хлоридінің
11 Кесте
Құрамында күмісі бар қабықшалар үшін сорбция теңдеулері
Электролит
атауы Сорбциялық сипаттамалар
Фрейндлих Ленгмюр-Фрейндлих
КF R2 КLF R2
Na2SO4- KBr 6,19 0,6927 4,77 0,7894
NH4Cl-KBr 1,54 0,9752 4,19*10-1 0,994
Кестеде келтірілген мәліметтер сорбция процесін зерттеу үшін натрий
Қорытынды
Ауыспалы тоқтың қатысында полимерлі гельдердің және ПВС негізіндегі
Ал алтын күміске қарағанда жоғары комплекс түзуші қасиеті
Орындалған жұмысты қорыта келе, келесі қорытындыларға келдім:
Алғаш рет Туркевич әдісі айнымалы токты қолдану арқылы
Түрлендірілген Туркевич әдісі арқылы поливинил спирті матрицасында алтын
Полимерлі гельдердің құрамындағы алтын және күміс металды бөлшектерінің
Синтезделген нанобөлшектердің уақыт бойынша агрегаттық тұрақтылығы бағаланды. Алтынның
Айнымалы токпен салыстыру мақсатымен синтез ультракүлгін сәулелендіру арқылы
Электронды микроскопия әдісімен түзілген полимерлі қабықшалар бетінің морфологиясы
ПВС молекуласы мен металл иондары арасындағы әрекеттесу процесі
ПВС/Agº, ПВС/Auºқабықшаларының жеке бейорганикалық электролиттердің, сонымен қатар электролиттер
ПВС/Auº қабықшасының жағдайында адсорбция және десорбция процестері күмісті
Алайда, адсорбция шамаларын салыстыратын болсақ, күмісті қабықшалардың адсорбциялық
Nа2SO4, , электролиттер
Сорбция процестерін сипаттау үшін Ленгмюр, Френдлих, сонымен қатар
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Карпова А.Ф., Литвинская И.И. // Определение микроколичеств благородных
past.tpu.ru/files/nu/disser/danilenko.doc
Seregina M.V., Bronstein L.M., Platonova O.A., Chernyshov D.M.,
Sulman E., Bodrova Y., Matveeva V., Semagina N.,
Yu W., Liu M., Liu H., Zheng J.
РолдугинВ.И. // Квантоворазмерныеметаллическиеколлоидныесистемы // Успехихимии.2000.-Т.10.-№69.-C. 899–923.
ПомогайлоА.Д. // Металлополимерные нанокомпозиты с контролируемой молекулярнойархитектурой //
Чвалун С.Н. // Наноструктурированные полимерные гибридные материалы //
Озерин А.Н. // Наноструктуры в полимерах: получение, структура,
BurdaC., ChenX., NarayananR., El-SayedM.A. // Chemistryandpropertiesofnanocrystalsofdifferentshapes // Chem.
Wang X., Mitchell D.R.G., Prince K., Atanacio A.J.
Guo L., Huang Q.J., Li X.J., Yang S.
Иванчев С.С., Озерин А.Н. // Наноструктуры в полимерных
Yu-Shen L., Haynes C.L. // Synthesis and characterization
Mitsumata T., Ikeda K., Gong J.P., Osada Y.
Наука в Иране. Научный электронный журнал. 2009. Т.
Mehta V., Kanze B., Srinivasan K., Kerkar A.
Kutschera M., Breiner T., Wiese H., Leitl M.,
Asadi G., Mousavi M. Application of nanotechnology in
Park T.G., Hoffman A.S. Thermal cycling effects on
Kokufuta E., Zhang Y.-Q., Tanaka T. Saccharide-sensitive phase
Hoffman A.S., DeRossi D., Kajiwara K., Osada Y.,
Помогайло А.Д. Гибридные полимер-неорганические нанокомпозиты// Успехи химии. 2000.
Mayer A.B., Mark J.E., Morris R.E. Palladium and
Li Y., El-Sayed M.A. The effect of stabilizers
Zhou C.H., Tong D.S., Bao M., Du Z.X.,
Wulff G., Chong B.-O., Kolb U. Soluble single-molecule
Қосымша 1
1 Кесте
ПВС/Agº гелінің ескіру кезіндегі өлшемдердің өзгеруі (d,
Уақыт, сағ. d, нм Салыстырмалы құрамы, %
Жаңа жасалған ерітінді 723,6 56,9
169,4 22,0
25,51 21,0
1 317,6 71,3
28,42 28,7
2 302,3 68,1
24,87 31,9
3 728,6 72,8
28,97 27,2
4 503,4 68,7
27,6 31,3
24 553,0 70,6
30,14 29,4
48 412,1 74,8
24,77 25,2
72 238,9 64,6
25,72 35,4
144 366,2 62,5
28,79 37,5
2 Кесте
ПВС/Auº гелінің ескіру кезіндегі өлшемдердің өзгеруі (d, нм)
Уақыт, сағ. d, нм Салыстырмалы құрамы,
Жаңа жасалған ерітінді 22,49 84,6
307,4 15,4
1 19,85 79,6
109 20,4
19 23,82 45,8
4633 40,46
370,2 13,8
22 21,1 47,8
4798 28,3
856,1 16,5
23
22,83 62,6
1089 23,6
189,9 9,3
24 3407 45,5
20,73 40,6
347,2 7,7
48 2124 47,6
22,03 34,3
5328 10,2
49 3553 61,1
23,09 30,2
337,7 8,7
Қосымша 2
1-сурет. Күмістің иондары бар полимерлі гельдің УК-спектрі
2–сурет. Алтын иондары бар полимерлі гельдің УК-спектрі
5
t, сағ
Y
1
2
t, сағ
α, г/г
τ, сағ
α, г/г