РОЗДІЛ 2
Методики експериментів
2.1 Підготовка реактивів та матеріалів
Реактиви AgNO3 (ч.д.а.), РdCl2 (ч.д.а.), HAuCl4 (Aldrich), K2Cr2O7 (ч.д.а.),
HgCl2 (ч.д.а.), KOH (ч.д.а.), NH3ЧH2O 25% (x.ч.), HCl (ч.д.а.), HNO3 (ч.д.а.),
H2SO4 (ч.д.а.), HClO4 (x.ч.), гліцерин (фарм.), додецилсульфат натрію (purum,
Fluka), сетилтриметиламоній бромід (Aldrich), колоїд кремнезему Du Pont Ludox
AM-30% з питомою площею поверхні 210-230 м2/г (Aldrich), Pluronic P123
(Aldrich), тетраетоксісилан 98% (purum, Fluka) використовували без попередньої
очистки.
CuSO4Ч5H2O (x.ч.) очищали двічі, перекристалізовуючи із водного розчину, гексан
(ч.д.а.), ССl4 (ч.д.а.), ізопропіловий спирт (x.ч.) та етиловий спирт (x.ч.)
очищали методом фракційної перегонки і зберігали в присутності цеолітів,
бензофенон (purum, Fluka) очищали тричі, перекристалізовуючи із спиртового
розчину після кип‘ятіння із активованим вугіллям. Дитізон (ч.д.а.) очищали
методом екстракції із розчину в ССl4 у водний розчин з рН~10 (задавали за
допомогою КОН) і подальшою кристалізацією при додаванні до лужного розчину 1Н
розчин H2SO4; операцію проводили двічі.
Cилікагель (SG-150Е Davisil) з питомою площею поверхні 300 м2/г (Aldrich) перед
адсорбцією БФ прожарювали 2 год при 400°С.
2.2. Методи синтезу мезопористих плівок SiO2
Для одержання пористих плівок SiO2 методом золь-гель синтезу готували прекурсор
на основі ТЕОС, який спочатку піддавали прегідролізу в розчині вода–етанол зі
значенням рН?2, близьким до ізоелектричної точки кремнезему, який задавали 1М
HСl. До цього розчину додавали розчин темплатного агента – СТАБ або
триблоксополімеру полі(етиленоксид)–полі(пропіленокид)–полі(етиленоксид) –
ЕО20РО70ЕО20 (Pluronic P123, Aldrich) в етанолі. Кінцеву суміш інтенсивно
перемішували протягом 3 год. При синтезі плівок з впорядкованою пористою
структурою використовували такі мольні співвідношення прекурсорів: для серії
зразків 1 (ТЕОС/СТАБ) – 1 TEOС: 0,1 CTAB: 0,01 HCl: 10 H2O: 5 C2H5OH; для серії
зразків 2 (ТЕОС/Р123) – 1 TEOС: 0,008 Р123: 0,016 HСl: 15 H2O: 15 C2H5OH; для
серії зразків 3 (ТЕОС/Р123) – 1 TEOС: 0,018 Р123: 0,016 HСl: 15 H2O: 30 C2H5OH.
Для синтезу плівок SiO2 / Ag(І) методом співосадження до прекурсору серії 2
замість дистильованої води додавали водний розчин AgNO3, мольне співвідношення
Ag+/ ТЕОС складало 0,02, співвідношення інших компонентів залишалось незмінним,
замість соляної для регулювання рН використовували азотну кислоту. Для синтезу
плівок SiO2 / Au(ІІІ) методом співосадження до прекурсору серії 2 додавали
розчин НAuCl4, мольне співвідношення AuCl4–/ ТЕОС складало 0,01. З прекурсорів
плівки витягувались за методикою “dip-coating” [134] з постійною швидкістю 9
см/хв на скляні субстрати. Субстрати перед нанесенням плівки відмивались
послідовно в концентрованій соляній кислоті, в “хромовій суміші”, а потім у
дистильованій воді та просушувались в сушильній шафі (t=150°С). Після
нанесення, плівки серії 1 прожарювали в муфельній пічці за програмою І: зі
швидкістю 1,5 град/хв. від кімнатної температури до 380°С, від 380 до 500°С –
зі швидкістю 0,25 град /хв. (інтервал температур в якому вигорає СТАБ) і 3 год
при температурі 500°С. Плівки серії 2 та 3 прожарювались за програмою ІІ: зі
швидкістю 1,5 град/хв. від кімнатної температури до 250°С, від 250 до 350°С –
зі швидкістю 0,25 град /хв. (інтервал температур в якому вигорає Р123) і 3 год
при температурі 350°С. Для одержання наночастинок Ag, впроваджених в
кремнеземну матрицю, термічним шляхом плівки SiO2 / Ag(І) прожарювали спочатку
за програмою ІІ, одержуючи при цьому безбарвні плівки, потім прожарювали при
500°С протягом 6-ти годин, через кожну годину виймаючи для реєстрації спектру
поглинання. Кремнеземні плівки з термогенерованими наночастинками Au одержували
так само, прожарюючи спочатку плівки SiO2 / Au(ІІІ) за програмою ІІ, після
цього плівки були блідо-бузкового кольору. Потім їх прожарювали послідовно
збільшуючи температуру до 400, 450 і зрештою до 500°С (по 3 год. при кожній
температурі).
2.3. Структурні дослідження плівок
Пористу структуру кремнеземних плівок визначали за допомогою дослідження
дифракції рентгенівських променів в малих кутах (0,4 – 10°). Дифрактограми
зразків реєстрували на дифрактометрі ДРОН-4-07 у випромінюванні CuКб лінії
аноду. За допомогою цього ж дифрактометра були записані спектри дифракції
рентгенівських променів у великих кутах (10 – 80°) для зразка SiO2-AgНЧ.
Середній розмір кристалів срібла визначали за уширенням найбільш інтенсивної і
окремо розміщеної лінії (111) згідно з рівнянням Шеррера з використанням методу
апроксимації профілю лінії.
Для одержання даних по величинах питомої поверхні та розподілу пор за радіусом
вимірювалися ізотерми адсорбції гексану на пористих плівках SiO2 за допомогою
вакуумної адсорбційної установки. Питому площу поверхні (SBET) визначали за
величиною адсорбції у інтервалі відносних тисків від 0.04 дo 0.2. Розподіл пор
за розмірами обраховували з десорбційної кривої за рівнянням Кельвіна.
Електронно-мікроскопічні знімки (СЕМ) плівок SiO2, SiO2-AgНЧ, SiO2-AuНЧ, були
зроблені на скануючому електронному мікроскопі LEОL 1530 (з прискорюючою
напругою 100 кВ). Для цього плівки наносили на струмопровідні підкладки:
кремнієві пластини або скельця, вкриті шаром SnO2 чи In2O3/SnO2.
2.4. Адсорбція та спектроскопічні дослідження БФ на порошках силікагелю і
плівках SiO2.
Адсорбція БФ на порошках силікагелю та плівках SiO2 проводилась із розчину в
гексані. Для вимірювання ізотерм адсорбції-десорбції наважки СГ масою 0,5 г
занурювали в розчини БФ у гексані з різною концентрацією, яка варіювалась в
межах 10-6 дo 10-3 M, об‘єм розчину завжди був 20
- Київ+380960830922