6
Spis treści
Wykaz Symboli ... 4
Rozdział I: Przegląd literatury ... 10
1. Synteza nanocząstek metali w układzie mikroreaktorów przepływowych ... 10
1.1. Krótka historia mikroreaktorów ... 10
1.2. Zalety mikrosystemów ... 11
1.3. Mikrourządzenia ... 12
1.3.1. Reaktory typu „mikrochip” ... 12
1.3.2. Reaktor typu mikrorura ... 13
1.3.3. Reaktor typu mikromikser ... 13
1.3.4. Efekt miniaturyzacji reaktora ... 14
1.4. Synteza nanocząstek złota oraz platyny w mikroreaktorach ... 16
2. Wpływ różnych czynników na dobór warunków syntezy w mikrosystemie ... 21
2.1. Kinetyka reakcji w układzie homogenicznym ... 21
2.2. Kinetyka reakcji w układzie heterogenicznym ... 25
2.2.1. Zarodkowanie i wzrost nanocząstek metali ... 25
2.2.2. Mechanizm wzrostu ... 31
2.3. Zagadnienie stabilizacji cząstek ... 33
2.3.1. Rodzaje oddziaływań pomiędzy cząstkami ... 33
2.3.2. Metody stabilizacji ... 34
2.3.2.1. Elektrostatyczna stabilizacja ... 35
2.3.2.2. Stabilizacja steryczna ... 37
2.3.2.3. Stabilizacja mieszana ... 40
2.3.3. Porównanie metod stabilizacji sterycznej oraz elektrostatycznej ... 41
3. Podsumowanie przeglądu literaturowego ... 42
Cele pracy ... 44
Rozdział II: Preparatyka i zastosowane metody pomiarowe ... 45
4. Materiały i narzędzia stosowane w badaniach ... 45
4.1. Odczynniki chemiczne ... 45
4.2. Aparatura i narzędzia pomiarowe ... 46
4.3. Dane termodynamiczne ... 47
4.3.1. Udziały form równowagowych chlorkowego kompleksu złota(III) ... 47
7
4.4. Metodyka pomiarów ... 49
4.4.1. Kinetyka reakcji redukcji ... 49
4.4.2. Kinetyka redukcji w fazie heterogenicznej ... 50
4.4.3. Synteza nanocząstek złota oraz platyny w mikrosystemach ... 51
4.4.4. Właściwości optyczne uzyskanych koloidów złota oraz platyny ... 52
4.4.5. Analiza rozmiaru uzyskanych nanoczastek złota oraz platyny ... 53
4.4.6. Detekcja fazy koloidalnej – efekt Tyndalla ... 53
4.4.7. Analiza rozmiaru poprzez zastosowanie techniki dynamicznego rozpraszania światła (DLS) 53 Rozdział III: Wyniki doświadczalne ... 55
5. Kinetyka redukcji w układzie [AuCl4]¯ - H2Asc ... 55
5.1. Metody analizy oraz warunki prowadzonych badań ... 55
5.2. Widma reagentów ... 57
5.2.1. Widmo chlorkowego kompleksu złota(III) ... 57
5.2.2. Widmo wodnego roztworu kwasu L-askorbinowego ... 57
5.2.3. Widma reagentów po zmieszaniu w stosunku objętościowym 1:1 ... 58
5.3. Cząsteczkowość reakcji... 59
5.4. Metoda całkowa ... 60
5.5. Metoda izolacji ... 62
5.6. Stechiometria ... 64
5.7. Zależność kobs od stężenia reduktora... 64
5.8. Wyznaczenie rzędu reakcji ... 66
5.9. Wpływ temperatury ... 69
5.10. Wpływ pH ... 71
5.11. Wpływ siły jonowej ... 75
5.12. Efekt dodatku chlorków ... 77
6. Kinetyka redukcji w układzie [AuCl4]¯ - NaBH4 ... 79
7. Kinetyka w układzie homo i heterogenicznym ... 79
7.1. Synteza nanocząstek złota w układzie [AuCl4]¯ - H2Asc – PVA/PVP ... 87
7.1.1. Aspekt kinetyczny w procesie syntezy nanocząstek złota w mikrosystemie ... 87
7.1.2. Warunki prowadzonych pomiarów ... 88
7.1.3. Obserwacje organoleptyczne i plazmonowy rezonans ... 89
7.1.4. Obserwacje mikroskopowe ... 91
8
7.2. Synteza nanocząstek złota w układzie [AuCl4]¯ – NaBH4 – PVA/PVP ... 93
7.2.1. Aspekt kinetyczny w procesie syntezy nanocząstek złota w mikrosystemie ... 93
7.2.2. Obserwacje organoleptyczne i plazmonowy rezonans ... 93
7.2.3. Obserwacje mikroskopowe ... 95
7.2.4. Wpływ szybkości przepływu na rozmiar oraz dystrybucję uzyskanych cząstek ... 96
8. Kinetyka redukcji w układzie [PtCl6]2¯ - H2Asc ... 98
8.1. Metody analizy oraz warunki prowadzonych badań ... 98
8.2. Widma reagentów ... 100
8.3. Molekularność reakcji ... 101
8.4. Metoda izolacji ... 102
8.5. Stechiometria ... 103
8.6. Zależność kobs od stężenia reduktora... 104
8.7. Wyznaczenie rzędu reakcji ... 105
8.8. Wpływ temperatury ... 106
8.9. Wpływ pH ... 108
8.10. Wpływ siły jonowej ... 109
8.11. Wpływ stężenia chlorków ... 111
9. Kinetyka redukcji w układzie [PtCl6]2¯ - NaBH4 ... 113
9.1. Metody analizy oraz warunki prowadzonych badań ... 113
9.2. Widma reagentów ... 114
9.3. Molekularność reakcji ... 116
9.4. Metoda izolacji ... 116
9.5. Stechiometria ... 117
9.6. Zależność kobs od stężenia reduktora... 118
9.7. Wyznaczenie rzędu reakcji ... 120
9.8. Wpływ temperatury ... 120
9.9. Wpływ pH ... 122
9.10. Wpływ siły jonowej ... 122
9.11. Wpływ stężenia chlorków ... 124
10. Kinetyka w układzie homo i heterogenicznym ... 126
10.1. Synteza nanocząstek platyny w układzie [PtCl6]2¯ - H2Asc – PVA/PVP ... 133
10.1.1. Aspekt kinetyczny w procesie syntezy nanocząstek platyny w mikrosystemie ... 133
10.1.2. Obserwacje organoleptyczne oraz widma Uv-Vis ... 135
9
10.2. Synteza nanocząstek platyny w układzie [PtCl6]2¯ - NaBH4 – PVA/PVP ... 138
10.2.1. Aspekt kinetyczny w procesie syntezy nanocząstek platyny w mikrosystemie ... 138
10.2.2. Obserwacje organoleptyczne, analiza DLS ... 140
11. Dyskusja wyników ... 143
11.1. Dyskusja wyników dla układu Au(III)-H2Asc ... 143
11.2. Dyskusja wyników dla układu Au(III)-NaBH4 ... 146
11.3. Dyskusja wyników dla układu Pt(IV)-H2Asc ... 147
11.4. Dyskusja wyników dla układu Pt(IV)-NaBH4 ... 150
12. Wnioski ... 154
12.1. Wnioski dla układu Au(III)-H2Asc ... 154
12.2. Wnioski dla układu Au(III)-NaBH4 ... 155
12.3. Wnioski dla układu Pt(IV)-H2Asc ... 155
12.4. Wnioski dla układu Pt(IV)-NaBH4 ... 157
