Написати автору Формування та стабільність наночастинок золота в колоїдах, отриманих цитратним методом
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp14.03.310
Анотація
Наночастинки золота (НЧ Au) знайшли широке застосування в різних галузях, зокрема в біомедичній практиці. Активність НЧ Au сильно залежить від розміру та асоціації частинок у колоїді, на які, в свою чергу, сильно впливають експериментальні параметри реакції. Отримання НЧ Au навіть за допомогою класичної процедури цитратного методу може бути складним завданням.
У даній роботі ми застосували різні експериментальні підходи для впливу на процес утворення НЧ Au в присутності цитрату натрію. НЧ Au були отримані з використанням різних експериментальних методик і варіюванням співвідношення реагентів, їхніх концентрацій, температури реакції, тривалості нагрівання, порядку введення реагентів в реакційну суміш, рН і т.і. Порівняльний аналіз УФ-спектрів з даними ДРС за кількістю, об'ємом та інтенсивністю дозволив простежити зміни в колоїдах НЧ Au, знайти оптимальні умови проведення експерименту та спрогнозувати тривалу стабільність колоїдів. Застосування константи Гамакера, залежної від розміру, згідно теорії DLVO, пояснює експериментальні результати.
Утворення НЧ Au сильно залежить від співвідношення функціональних груп молекули, що беруть участь одночасно у відновленні іонів металу, зв’язуванні з поверхнею НЧ Au і формуванні заряду для стабілізації за рахунок електростатичного відштовхування. Зміна співвідношення компонентів є недостатньою для отримання колоїдів з різними за розміром НЧ Au. Велика концентрація реагентів найбільше впливає на процес агрегації та старіння колоїдів. Температура є критичним фактором активації, яка повинна становити близько 100 °C, але тривале нагрівання спричиняє індуковану зіткненнями агрегацію. На початкову стадію росту частинок (механізм) може впливати зміна рН системи через утворення депротонованих карбоксильних груп і гідроксокомплексів золота.
Ключові слова
Повний текст:
Посилання
Turkevich J., Stevenson P.C., Hillier J. A study of the nucleation and growth processes in the synthesis of colloidal gold. Spec. Discuss. Faraday Soc. Special. 1951. 11: 55. https://doi.org/10.1039/df9511100055
Holmes H.N. Experiments in Colloid Chemistry (Hauser, E. A.; Lynn, J. E.). J. Chem. Educ. 1941. 18(7): 349. https://doi.org/10.1021/ed018p349.4
Enustun B.V., Turkevich J.J. Coagulation of Colloidal Gold. J. Am. Chem. Soc. 1963. 85(21): 3317. https://doi.org/10.1021/ja00904a001
Kimling J., Maier M., Okenve B., Kotaidis V., Ballot H., Plech A. Turkevich Method for Gold Nanoparticle Synthesis Revisited. J. Phys. Chem. B. 2006. 110(32): 15700. https://doi.org/10.1021/jp061667w
Pong B.-K., Elim H.I., Chong J.-X., Ji W., Trout B.L., Lee J.Y. New Insights on the Nanoparticle Growth Mechanism in the Citrate Reduction of Gold(III) Salt: Formation of the Au Nanowire Intermediate and Its Nonlinear Optical Properties. J. Phys. Chem. C. 2007. 111(17): 6281. https://doi.org/10.1021/jp068666o
Ji X., Song X., Li J., Bai Y., Yang W., Peng X. Size control of gold nanocrystals in citrate reduction: the third role of citrate. J. Am. Chem. Soc. 2007. 129(45): 13939. https://doi.org/10.1021/ja074447k
Polte J., Ahner T.T., Delissen F., Sokolov S., Emmerling F., Thünemann A.F., Kraehnert R. Mechanism of Gold Nanoparticle Formation in the Classical Citrate Synthesis Method Derived from Coupled In Situ XANES and SAXS Evaluation. J. Am. Chem. Soc. 2010. 132(4): 1296. https://doi.org/10.1021/ja906506j
Mandal M., Ghosh S.K., Kundu S., Esumi K., Pal T. UV Photoactivation for Size and Shape Controlled Synthesis and Coalescence of Gold Nanoparticles in Micelles. Langmuir. 2002. 18(21): 7792. https://doi.org/10.1021/la0118107
Madras G., McCoy B.J. Ostwald ripening with size-dependent rates: Similarity and power-law solutions. J. Chem. Phys. 2002. 117(17): 8042. https://doi.org/10.1063/1.1510769
Reiss H. The Statistical Mechanical Theory of Irreversible Condensation. J. Chem. Phys. 1952. 20(8): 1216. https://doi.org/10.1063/1.1700715
Peng X., Wickham J., Alivisatos A.P. Kinetics of II-VI and III-V Colloidal Semiconductor Nanocrystal Growth: "Focusing" of Size Distributions. J. Am. Chem. Soc. 1998. 120(21): 5343. https://doi.org/10.1021/ja9805425
Daniel M.C., Astruc D. Gold nanoparticles: assembly, supramolecular chemistry, quantum-size-related properties, and applications toward biology, catalysis, and nanotechnology. Chem. Rev. 2004. 104(1): 293. https://doi.org/10.1021/cr030698+
Ohshima H. Electrical Phenomena at Interfaces and Biointerfaces: Fundamentals and Applications in Nano-, Bio-, and Environmental Sciences. (John Wiley & Sons. INC., publication, 2012). https://doi.org/10.1002/9781118135440
Boström M., Williams D.R.M., Ninham B.W. Specific Ion Effects: Why DLVO Theory Fails for Biology and Colloid Systems. Phys. Rev. Lett. 2001. 87(16): 168103. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.168103
Zareei M., Yoozbashizadeh H., Hosseini H.R.M. Investigating the effects of pH, surfactant and ionic strength on the stability of alumina/water nanofluids using DLVO theory. J. Therm. Anal. Calorim. 2019. 135: 1. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7620-1
Trefalt G., Borkovec M. Overview of DLVO Theory. 2014.
Gregory J. Approximate expressions for retarded van der waals interaction. J. Colloid Interface Sci. 1981. 83(1): 138. https://doi.org/10.1016/0021-9797(81)90018-7
Pinchuk P., Jiang K. Size-dependent Hamaker constants for silver and gold nanoparticles. Phys. Chem. Interfaces and Nanomater. XIV. 2015. 9549: 95491J-1. https://doi.org/10.1117/12.2187282
Gregory J. Interaction of unequal double layers at constant charge. J. Colloid Interface Sci. 1963. 51(1): 44. https://doi.org/10.1016/0021-9797(75)90081-8
Russel W.B. Colloidal Dispersions. (New Jersey: Princeton University, 1989). https://doi.org/10.1017/CBO9780511608810
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp14.03.310
Copyright (©) 2023 N. V. Vityuk, A. M. Eremenko, N. M. Rusinchuk, V. Z. Lozovski, M. M. Lokshyn, V. S. Lysenko, Iu. P. Mukha
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.