ИСТИНА

В 2011 году главной задачей была разработка методов получения золей и порошков SiO2, модифицированных наночастицами металлов. Определены параметры спектров оптического поглощения золей SiO2 после ввода наночастиц металлов: положение, высота и ширина полос оптического поглощения плазмонных резонансов наночастиц металлов. Спектры оптического поглощения золей SiO2 изучены при различной длительности взаимодействия поверхности наночастиц металлов и SiO2, различной концентрации и размерах наночастиц металлов и наночастиц SiO2. Взаимодействие начастиц Ag и SiO2 изучали при различной форме наночастиц Ag (сферические наночастицы и наностержни). Характеристики нанопорошков SiO2, выделенных из золей, модифицированных наночастицами металлов изучали набором методов, в том числе электронной микроскопии и малоуглового рентгеновского рассеяния. Нанопорошки SiO2 выделяли из золей вакуумной сублимацией с использованием жидкого азота. Основы такого подхода были разработаны на 2-ом этапе выполнения проекта в 2010 г. Изучали влияние pH водной среды на продолжительность золь-гель перехода на основе спектров оптического поглощения. Выполнено сравнения характеристик золей и нанопорошков, что позволяет наметить рациональные схемы выделения нанопорошков и их использования.

Изучено взаимодействие наночастиц кремнезема и молекул ортокремниевой кислоты с различными типами мембран: микро-, ультра-, нанофильтрационными, обратно-осмотическими при разных температурах, рН растворов, радиусах и концентрации наночастиц. Для получения стабильных концентрированных золей кремнезема показано преимущество ультрафильтрации. Этим методом получены стабильные золи с содержанием SiO2 940 г/дм3 (62,25 масс. %). Получены водные золи кремнезема с различными физико-химическими характеристиками, систематизированы данные по этим характеристикам для гидротермальных растворов различных месторождений. Изучены характеристики золей: плотность, вязкость, размер наночастиц, электрокинетический потенциал поверхности и др. Оптические свойства водных золей кремнезема и золей с наночастицами металлов (Ag, Au, Pt, Pd, Fe) изучали спектрофотометрически в диапазоне волн 200-1500 нм при различном содержании SiO2. При вводе обратномицеллярных растворов наночастиц металлов в водные золи наблюдалось повышение оптической плотности наночастиц SiO2 при сохранении формы кривой оптической плотности, что объясняется образованием комплексов наночастиц металлов с силанольными группами и возникновением новых плазмонных резонансов на границе металл-вода-SiO2. Получены зависимости оптической плотности от длины волны излучения для исходных растворов и водных залей с различными характеристиками. Степень взаимодействия наночастиц SiO2 с наночастицами металлов усиливается при хранении и перемешивании золей. Определено влияние стабилизаторов (ПАВ, щелочи и т.д.) на агрегацию наночастиц SiO2 при мембранном концентрировании. Изучено влияние размеров наночастиц, pH, концентрации SiO2 в золе перед криохимической сушкой, размера криогранул, температуры криогенной жидкости, условий теплообмена при застывании капель в криогрануляторе на характеристики конечных порошков. Получены модифицированные порошки кремнезема, в которые предварительно введены нанодисперсные металлы, оксиды металлов и др., для них определены характеристики плазмонных резонансов и их взаимосвязь с методами получения золей и нанопорошков. С целью определения возможных областей применения полученные нанопорошки проходят промышленные испытания в качестве добавок в резино-технические смеси и строительные цементно-бетонные композиции для усиления их физико-механических характеристик.