Екологічно чистий метод одержання та оптичні параметри Ag-хітин-хітозан нанокомпозитів
Дата
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
УжНУ
Анотація
В результаті проведеного дослідження одержано якісні плівки хітин-хітозанового сополімеру з наночастинками срібла у широкому концент-раційному інтервалі 9 – 80% Ag-НЧ - нанокомпозити. Одержання Ag-НЧ проводили хімічним відновленням безпосередньо у попередньо пригото-вленому розчині хітозану аскорбіновою кислотою. За результатами дослі-джень методами РФА та ІЧ-спектроскопії, встановлено утворення хітин-хітозанового сополімеру, що виступає полімерною матрицею для Ag-НЧ. Методом РФА підтверджено повноту відновлення срібла та утворення Ag-НЧ з різними розмірами. За результатами аналізу мікроструктурних досліджень (СЕМ) вивчено морфологію та розподіл Ag-НЧ у полімерній матриці. Встановлено, що утворені металічні наночастинки є сферичної форми, розмір яких зростає при збільшені концентрації іонів Ag+ у вихід-ному розчині. Зміна розмірів Ag-НЧ підтверджується також зміною шири-ни дифракційних піків, що відповідають частинкам срібла. Усі плівки ха-рактеризуються рівномірним розподілом Ag-НЧ у полімерній матриці. Визначено, що середній розмір Ag-НЧ зростає від 55 нм (9 %) до 143 нм (80% %), а на концентраційній залежності середнього розміру кристалітів спостерігається монотонне нелінійне зростання розмірів частинок. Це пов’язано з різною схильністю до агрегації з ростом концентрації срібла та зумовлене зменшенням відстаней між частинками Ag в полімерній мат-риці.
Оптичні властивості плівок досліджено з використання спектральної еліпсометрії, спектроскопії дифузного відбиття та Uv-Vis спектроскопії поглинання. Спостерігається зростання значень показника заломлення та коефіцієнта екстинкції зі збільшенням вмісту срібла в полімері, а дисперсія показника заломлення та коефіцієнта екстинкції плівок характеризується наявністю незначного максимуму в спектральній області 500-700 нм. За спектрами дифузного відбиття встановлено наявність локального плаз-монного резонансу, а положення максимуму на спектрах зразків наноко-мпозитів зміщується в більш довгохвильову область від 498 до 733 нм із збільшенням концентрації Ag0. Також виявлено утворення додаткової об-ласті слабкого відбиття близько 370 нм ‒ квадрупольного плазмонного резонансу. Енергії значень оптичних переходів досліджуваних наноком-позитних зразків визначали за допомогою функції Кубелки-Мунка та гра-фічної залежності Тауца, яка базується на дослідженні поглинання та пе-реходу електронів і може бути використана для визначення енергії оптич-них переходів. У результаті отримано значення енергії оптичних перехо-дів локального (Eg1) та квадрупольного (Eg2) плазмонних резонансів .
Одержані спектри оптичного поглинання композитів характеризують-ся типовим максимумом поглинання в області 458-525 нм. Встановлено зростання площі піку зі збільшенням діаметру наносфер аргентуму від 55 до 143 нм. Встановлено, що у області низьких концентрацій Ag (9-22 %) відбувається зміщення максимуму поглинання у низькоенергетичну об-ласть, а у концентрованих розчинах (34-80 %) максимум поглинання змі-щується у високоенергетичну область. Така поведінка нанокомпозитів пов’язана зі зміною розмірів Ag-НЧ та утворенням більш складних нанос-труктурних агрегатів у висококонцентрованих зразках. Використовуючи метод Тауца здійснено розрахунок енергій оптичних переходів Ag-НЧ у отриманих плівках. Встановлено, що значення енергій оптичних перехо-дів, які відповідають локальному та квадрупольному поверхневим плаз-монним резонансам, в процесі зростання середнього розміру наночастин-ки від 55 до 143 нм характеризуються тенденцією до монотонного зрос-тання.
При порівнянні результатів отриманих за спектрами дифузного відбит-тя та спектрами поглинання, встановлено, близькість отриманих резуль-татів. Отже є можливим використання спектроскопії дифузного відбиття при оцінці оптичних характеритсик нанокомпозитів. Більш детальні і то-чніші результати отримані спектроскопією оптичного поглинання яке вимагає ретельнішої пробопідготовки для аналізу.
Опис
Автори висловлюють подяку Збройним Силам України за забезпечення безпеки та можливості проведення наукових досліджень.
Тип публікації
Text
Тип текстової публікації
Препринт
ISSN
Ключові слова
Нанокомпозити, Хітин, Хітозан, Оптичні властивості, Електронна мікро-скопія, Спектральні методи дослідження
Бібліографічний опис
МАЛАХОВСЬКА Тетяна, ПОГОДІН Артем, ФІЛЕП Михайло, ПОП Михайло, КОМАНІЦЬКИЙ Володимир, ВОРОБЙОВ Сергій, СТУДЕНЯК Ярослав, МАРІЙЧУК Руслан. Екологічно чистий метод одержання та оптичні параметри Ag-хітин-хітозан нанокомпозитівю Розділ 1 в ChemHub – потужний науковий та освітній українсько-вишеградський інструмент для розвитку зелених підходів. // Колективна монографія під загальною редакцією Василя ЛЕНДЄЛА/ Електронне видання: В-цтво УжНУ. – 2024-2025, С.7-43.