Комплексные подходы к характеризации наноалмазов детонационного синтеза и их коллоидных растворов (1105580), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Нанесение и регистрация УФ-видимых спектров поглощения тонких пленокнаноалмазовНа кварцевую подложку автоматическим дозатором наносили 0.7–1 мл растворананоалмазов, приготовленного по методике 29, покрывая всю поверхность подложки. Подложкис раствором выдерживали в сушильном шкафу при 90–95C до полного высыхания (около1 часа) и еще 30 мин при 105–110C для максимально полного удаления остатков воды изпленки.
После охлаждения до комнатной температуры регистрировали УФ-видимый спектрпоглощения на двулучевом спектрофотометре, используя чистую подложку в качестве объектасравнения.6.2. Предварительные исследованияТак как для медицинских применений наибольшее значение имеют формы наноалмазов,способные образовывать растворы, это свойство было принято нами как одно из основныхмакроскопических параметров наноалмазов. Для исследования способности исследуемыхнаноалмазов образовывать коллоидные растворы (образование истинных растворов, разумеется,невозможно) мы обработали их дистиллированной водой. В результате разделили все маркинаноалмазов на 3 группы:Группа 1:марки SDND, NanoAmando и RUDDM.
Эти наноалмазы самопроизвольнообразуют коллоидные растворы при добавлении воды и механическом перемешивании.Приготовленные таким образом растворы стабильны (не образуют осадка) в течение какминимум суток. Обработанные в ультразвуковой бане в течение 1 ч. растворы SDND и RUDDMне образуют осадка в течение как минимум 4 мес., растворы NanoAmando не образуют осадка втечение 1 мес., после чего выпадает очень небольшое количество коагулята, легко разрушаемогонепродолжительнымвоздействиемультразвука.Даннаягруппаобразуетвысококонцентрированные (до 20 мас.%) растворы темно-серого или черного цветов (приразбавлении цвет становится серо-коричневым).
При дальнейшем увеличении концентрации(более 25 мас.%) наноалмазов (обнаружено на примере RUDDM) самопроизвольногорастворения не происходит, однако при непродолжительном воздействии ультразвукаобразуются растворы с чрезвычайно высокой вязкостью и практически зеркальнойповерхностью. Данное явление само по себе интересно, но его изучение выходило за рамкиданной работы.165Группа 2:марки WND, NanoPure-G01 и УДА-ТАН. Эта группа алмазов такжеобразует коллоидные растворы при добавлении воды, однако они очень нестабильны иподавляющая часть материала оседает в течение 1–2 суток. При обработке в ультразвуковойбане исходная навеска медленно растворяется, но полученные растворы также нестабильны, и втечение нескольких дней из них выпадает грубодисперсный осадок, хотя коагуляция идетзаметно медленнее, чем при механическом растворении.
Растворы этой группы получаютсямалоконцентрированными (до 0.05 мас.%) светло-коричневого или молочного цветов (приразбавлении цвет сохраняется).Группа 3:УДА-ГО-СП. Эта марка наноалмазов самопроизвольно не образуетколлоидных растворов. Воздействие ультразвука на данные наноалмазы приводит кобразованию ультрадисперсного осадка, но растворы также не образуются. Надо отметить, чтопри добавлении воды замечали небольшое помутнение над осадком.
Под действием ультразвукав течение 1–2 мин интенсивность помутнения увеличивалась (что обычно сопровождаетпроцесс диспергирования и образования коллоидного раствора), однако при дальнейшемультразвуковом воздействии наблюдалась резкая коагуляция раствора, причем надосадочнаяжидкость становилась совершенно прозрачной. Таким образом, в данном случае ультразвуковоевоздействие привело к неожиданному, практически противоположному ожидаемому результату(который также интересен, но выходит за рамки данного исследования). Эти наблюдения непозволяютоднозначно говоритьо полнойнеспособностиУДА-ГО-СП образовыватьколлоидные растворы, что требует дальнейшего изучения.6.3. Определение концентрации коллоидных растворовнаноалмазов при помощи УФ-видимой спектроскопииКак показали предварительные исследования, наноалмазы способны образовыватьколлоидные растворы с различной окраской.
Поэтому приготовили по методике 29 базовыеотносительно концентрированные растворы наноалмазов, которые использовали в дальнейшемдля всех спектрофотометрических исследований. Приготовление базовых растворов всехнаноалмазов по точным навескам затруднительно, так как группа 2 вследствие их плохойрастворимости не полностью растворяется, а наноалмазы SDND поставляются в видеконцентрированной водной суспензии, которую производитель не рекомендует выпаривать воизбежание изменения характеристик раствора, в котором они стабилизированы.
Поэтомуточную концентрацию базовых растворов устанавливали гравиметрически (см. методику 29)трижды для каждого раствора, в расчетах использовали среднее арифметическое. Найденныеконцентрации приведены в табл. 41.166Таблица 41 — Концентрации водных базовых растворов наноалмазов, использованных дляприготовления рабочих растворов, найденные гравиметрически (P = 0.95, n = 3)Концентрация базовогоНаноалмазыраствора, мг/млRUDDM1.002 ± 0.005SDND1.105 ± 0.005NanoAmando1.001 ± 0.005WND0.150 ± 0.005УДА-ТАН0.106 ± 0.005NanoPure-GO10.172 ± 0.005Из базовых растворов по методике 30 готовили рабочие растворы, затем регистрировалиих спектры поглощения4 в диапазоне 190–1100 нм в кюветах различной толщины (1, 2, 5 и10 мм). Последнее было необходимо из-за того, что растворы коллоидные, а значит, рассеиваютсвет, следовательно, требовалось выяснить, есть ли влияние светорассеяния на спектры, асамым простой способ проверки заключается в варьировании длины оптического пути.На рис.
54 приведен типичный вид спектров поглощения различных марок наноалмазов вУФ-видимом диапазоне в координатах коэффициент экстинкции–длина волны. Коэффициентэкстинкции ε вычисляли по формуле:ε=,(24)где l — ширина кюветы (см), а с — концентрация растворов наноалмазов (мг/мл).
Как видно изрис. 54, спектры наноалмазов не имеют характеристических полос поглощения и представляютсобой гладкую экспоненциально возрастающую при движении в УФ область кривую. Такой видспектра обычно характерен для слабопоглощающих, но сильно рассеивающих образцов. Припомощи дополнительных исследований мы попытались оценит вклад поглощения исветорассеяния.Кроме того, по приведенным спектрам наноалмазы можно разделить на те же две группы,что были выделены нами ранее при предварительных экспериментах. Наноалмазы группы 1характеризуются низкими коэффициентами экстинкции и слабо различающимися спектрами, вто время как спектры группы 2 отличаются друг от друга сильнее и имеют значимо бо́льшиекоэффициенты экстинкции. Мы предполагаем, что такие отличия в спектрах обусловленыразличным размером частиц в растворах, а наноалмазы группы 1 образуют растворы сменьшими частицами, чем наноалмазы группы 2.
Данная гипотеза проверена измерениемразмеров агрегатов в растворе методом динамического светорассеяния. Также проверена4Название «спектры поглощения» в данном случае, как будет показано далее, достаточно условное иотносится скорее к типу спектроскопии (абсорбционная), чем к процессу, происходящему с фотонами в образце.167стабильность спектров поглощения растворов от времени и установлено, что растворынаноалмазов группы 1 начинают незначительно изменяться (на 0.01–0.05 растет оптическаяплотность в УФ диапазоне) только на 3–4 день после приготовления, а после ультразвуковойобработки (1 ч.) возвращаются в первоначальное состояние. Растворы наноалмазов группы 2менее стабильны (спектры изменяются в течение 1–2 дней после приготовления), но послеультразвуковой обработки они также возвращаются в первоначальное состояние.Правомерность использования основного закона светопоглощения доказана анализомспектрофотометрических данных, который показал, что он выполняется для растворовнаноалмазов всех исследованных марок, а также всех использованных концентраций и толщинкювет.
Данное утверждение проиллюстрировано табл.42, где приведены параметрыградуировочных функций = ( ± ) + ( ± ), рассчитанные для всех изученных марокнаноалмазов и двух ширин кювет: 2 и 10 мм. Из-за отсутствия экстремумов в спектрепоглощения выбор длин волн для построения градуировочных зависимостей в достаточноймере произволен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
