Исследование диэлектрических параметров водного раствора наночастиц серебра
Рассмотрение особенностей развития нанотехнологии в современном мире. Характеристика основных методов синтеза наночастиц серебра в водных растворах. Определение значения диэлектрических параметров водного раствора наночастиц серебра волноводным методом.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.02.2019 |
| Размер файла | 108,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
УДК 621.365.5
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОДНОГО РАСТВОРА НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА
Кожевников В.Ю., Дихор Д.В.
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
В статье рассмотрен вопрос исследования диэлектрических параметров водного раствора наночастиц серебра при изменении температуры.
свч нагрев, диэлектрические параметры, наночастицы серебра
STUDY OF DIELECTRIC PARAMETERS AQUEOUS SOLUTION OF SILVER NANOPARTICLES
Saratov State Technical University. By. Yuri Gagarin
Kozhevnikov V.Y., Dikhor D.V.
In article the question of study dielectric parameters aqueous solution of silver nanoparticles with a temperature change.
microwave heating, dielectric properties, silver nanoparticles
В последние годы очень быстро развивается такая область науки, как нанотехнологии. Это связанно с характеристиками получаемых материалов, не доступных для «обычных» материалов. Одним из самых интересных и уникальных металлов является серебро. Уникальность наночастиц серебра заключается в их бактерицидных свойствах, что находит применение в медицине, экологии и во многих других отраслях.
Одним из наиболее перспективных способов синтеза наночастиц серебра в водных растворах является метод химического восстановления при СВЧ воздействии[1]. При данном способе размер образующихся частиц лежит в диапазоне 1 - 6 нм. Из литературных данных известно, что бактерицидный эффект наночастиц сильно зависит от их размера и возрастает с его уменьшением. Только наночастицы диаметром меньше 10 нм способны к непосредственному взаимодействию с бактерией, а следовательно применение СВЧ энергии для синтеза частиц является одним из ключевых.
СВЧ установка состоит из следующих основных узлов: источника СВЧ энергии, линии передачи, рабочей камеры с бегущей волной, системы загрузки-выгрузки и системы управления.
В свою очередь для проектирования рабочей камеры СВЧ установки необходимо знать значения диэлектрических параметров обрабатываемого вещества е' и tgд. В этой статье приведен способ нахождения е' и tgд волноводным методом [2].
Исследованию подвергался водный раствор наночастиц серебра, состоящий из нитрата серебра (AgNO3), водного раствора аммиака(NH3*H2O), дистиллированной воды (Н2О), водного раствора карбоксиметилцеллюлозы.
Экспериментальная установка (рис.1) позволяет проводить измерения е(T) и tgд(T) исследуемого диэлектрика волноводным методом, использующим характер распределения поля в волноводе.
Если плечи С и D электрически симметричны (имеют одинаковую длину и нагружены одинаковыми сопротивлениями), то СВЧ-энергия, поступающая от СВЧ-генератора в плечо А, делится между плечами С и D поровну. При этом в плечо В энергия не поступает.
Рис.1. Блок-схема установки для измерения диэлектрических параметров с помощью волноводного моста: 1 - СВЧ генератор; 2 - волноводно-коаксиальный переход; 3 - соединение волноводов; 4 - аттенюатор; 5 - двойной волноводный тройник; 6 - подвижный реактивный короткозамыкатель; 7 - индикаторный прибор; 8 - детекторная головка; 9 - короткозамкнутая волноводная секция с исследуемым образцом; 10 - электронагреватель.
Если к одному из плеч С и D подключить нагрузку, принятую за эталонную (например К.З.), а к другому - исследуемую нагрузку (коротко замкнутую волноводную секцию с исследуемым диэлектриком), то та часть энергии, которая поступит в плечо В, и характеризует отличие исследуемой нагрузки от эталонной. Это свойство волноводного моста и используется для измерения е' и tgд.
В отсутствие исследуемого образца диэлектрика в коротко замкнутой волноводной секции подбирают такое положение поршня подвижного короткозамыкателя в плече D, при котором наступает электродинамическая симметрия плеч С и D, т.е. добиваются минимального показания индикаторного прибора и величина смещения поршня определяют искомые величины е' и tgд; е' и tgд определяются из соотношения:
(1)
где = б+j - постоянная распространения электромагнитной волны в волноводе; б, - коэффициент затухания и фазовая постоянная; л - длина волны генератора СВЧ; а - ширина широкой стенки волновода; , причем находится из дисперсионного уравнения для короткозамкнутого волновода с исследуемым диэлектриком, расположенным вплотную к короткозамыкающей пластине и без зазора по стенкам волновода.
(2)
где d - толщина исследуемого образца диэлектрика; - длина волны в волноводе с воздушным заполнением; - коэффициент бегущей волны; - фазовый угол; - расстояние от поверхности образца до первого узла стоячей волны (рис.2); х=х2-х1 - определяется по рис.3.
Рис.2. Эпюр стоячей волны в волноводе: минимума а) без образца, б) с образцом
Рис.3. График удвоенного
Чтобы решить уравнение (2) относительно dг, надо измерить Кб и И. Кб находится методом удвоенного минимума (рис.3).
Измерение И сводится к измерению l с помощью микрометрического винта подвижного короткозамыкателя.
Трансцендентное уравнение (2) может быть решено строго при использовании двух образцов с кратными толщинами. Этот метод хорош тем, что исключает неоднозначность определения е' и е”, связанную с периодичностью функций, входящих в уравнение (2).
Для образцов с толщинами d и 2d на основании (2) можно записать:
, (3)
где X1, Y1 и X2, Y2 - экспериментально определяемые величины для образцов толщиной d1= d и d2 = 2d соответственно. Используя формулу для тангенса двойного угла, при d2 = 2d1 можно получить:
(4)
откуда определяются комплексная постоянная распространения и значения е' и е”.
Измерения раствора проводилось при температурах 200С и 1000С.
Данные измерений обрабатывались в программе Visual Basic, с помощью которой был реализован расчет е', е” и tgд по уравнениям (3) и (4) методом двух толщин. Ниже представлены значения, полученные в ходе измерений.
Таблица 1 - Диэлектрические параметры водного раствора наночастиц серебра
|
е' |
е” |
tgд |
||
|
T=200C |
81.93 |
11.48 |
0.14 |
|
|
T=1000C |
80.34 |
11.12 |
0.14 |
наночастица серебро водный синтез
Изменение температуры раствора привело к тому, что е' изменилась в диапазоне от 81.93 до 80.35, е” от 11.48 до 11.12, а значение тангенса угла диэлектрических потерь не изменилось tgд= 0.14.
Литература
1. Access to small size distributions of nanoparticles by microwave-assisted synthesis. Formation of Ag nanoparticles in aqueous carboxymethylcellulose solutions in batch and continuous-flow reactors/ Horikoshi S., Abe H., Torigoe K., Abe M., Serpone N.// Nanoscale. -2010. Vol 2. - P. 1441-1447.
2. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах/ А.А. Брандт. М.: Физматгиз, 1963. 403с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности получения наночастиц серебра методом химического восстановления в растворах. Принцип радиационно-химического восстановления ионов металлов в водных растворах. Образование золей металла. Изучение влияния рН на величину плазмонного пика.
курсовая работа [270,7 K], добавлен 11.12.2008Характеристика наночастиц серебра. Влияние их на жизнеспособность лимфоцитов человека по результатам МТТ-теста. Культуры клеток, используемые для изучения токсичности in vitro. Изучение цитотоксичности наноматериалов в культурах клеток млекопитающих.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 04.05.2014Свойства и классификация наночастиц: нанокластеры и собственно наночастицы. Культуры клеток, используемые для изучения токсичности in vitro: карциномы легкого, амниона и лимфоцитов человека, кардиомиоцитов крыс. Изучение цитотоксичности наноматериалов.
курсовая работа [889,7 K], добавлен 14.05.2014Выделение серебра из отработанных фотографических растворов путем электролиза. Метод, сорбирующий ионы серебра из растворов. Химические методы регенерации серебра. Осаждение труднорастворимой соли сульфида серебра. Восстановление серебра металлами.
контрольная работа [102,5 K], добавлен 11.10.2010Устойчивые дисперсии металлических наночастиц. Получение наноразмерных частиц серебра в изопропаноле с использованием в качестве стабилизатора разветвлённого полиэфира Лапрол-5003. Фотостимулированная агрегация, коагуляция золя под действием электролитов.
дипломная работа [659,0 K], добавлен 24.09.2012Общая характеристика основных свойств серебра, анализ минералов: аргентит, кераргирит. Прустит как минерал гидротермального происхождения, встречается в жилах со свинцово-цинково-серебряной минерализацией. Рассмотрение особенностей добычи серебра.
презентация [1,6 M], добавлен 27.12.2013Экспериментальное исследование медленного разложения, инициированного действием слабого постоянного магнитного поля, в кристаллах азида серебра, выращенных в однородном и неоднородном магнитных полях. Свойства азида серебра, их кристаллическая структура.
отчет по практике [1,6 M], добавлен 26.05.2015Понятие серебра как химического элемента, его физические и химические свойства. Методы добычи и получение данного металла. Использование серебра в искусстве. Серебро - постоянная составная часть растений и животных. Экономическое значение серебра.
реферат [24,3 K], добавлен 07.10.2010Общие сведения о методах получения наночастиц. Основные процессы криохимической нанотехнологии. Приготовление и диспергирование растворов. Биохимические методы получения наноматериалов. Замораживание жидких капель. Сверхзвуковое истечение газов из сопла.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 21.11.2010Технологический, полный тепловой расчет однокорпусной выпарной установки непрерывного действия для выпаривания водного раствора нитрата калия. Чертеж схемы подогревателя начального раствора. Определение температур и давлений в узловых точках аппарата.
курсовая работа [404,1 K], добавлен 29.10.2011Алгоритм создания композитных микрокапсул и структура их слоев. Вычисление объёмной фракции наночастиц в оболочке микрокапсул. Расчёт толщины оболочек и определение размера частиц, содержащихся в них методом просвечивающей электронной микроскопии.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.05.2014Методы отбора проб, область действия стандарта. Общие требования к подготовке реактивов и посуды к колориметрическим методам определения цинка, свинца и серебра. Суть плюмбонового метода определения свинца, дитизоновый метод определения цинка и серебра.
методичка [29,9 K], добавлен 12.10.2009Общие сведения о наноматериалах. Золь-гель метод синтеза наночастиц. Химические процессы, протекающие на основных стадиях золь-гель процесса. Изучение образования золя гидратированного диоксида титана при электролизе раствора четыреххлористого титана.
курсовая работа [991,6 K], добавлен 20.10.2015Эпитаксия - ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Исследование форм кристаллов NaCl, образуемых при сублимации из водного раствора; структурное соответствие эпитаксиальных пар по срастающимся граням и отдельным рядам.
курсовая работа [11,4 M], добавлен 04.04.2011История открытия меди и серебра. Применение меди в промышленности: электротехнике, машиностроении, строительстве, химическом аппаратуростроении, денежном обращении и ювелирном деле. Основные химические свойства и физическая характеристика металлов.
презентация [1,1 M], добавлен 25.03.2013Изучение влияния металлов, входящих в состав твердого раствора, на стабильность к окислению порошков. Исследование свойств наноразмерных металлических порошков. Анализ химических и физических методов получения наночастиц. Классификация процессов коррозии.
магистерская работа [1,4 M], добавлен 21.05.2013Влияние избытка поверхностной энергии на адгезионное взаимодействие наночастиц. Адсорбционный монослой ПАВ. Локальная концентрация и образование островковой наноразмерной структуры. Влияние ПАВ на поверхностные силы и устойчивость лиофобных наносистем.
контрольная работа [284,0 K], добавлен 17.02.2011Магнитные наночастицы металлов. Физико-химические свойства мицелярных растворов. Кондуктометрическое исследование, синтез наночастиц кобальта в прямых мицеллах. Получение пленки Ленгмюра-Блоджетт, растровая электронная и атомно-силовая микроскопия.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 21.09.2012Исторические сведения о серебре и его соединениях, физические и химические свойства, нахождение и добыча в природе, основные лабораторные и промышленные методы их получения. Качественные и количественные методы определения серебра и его соединений.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 15.01.2014Закономерности формирования нанофазы в растворе. Методика приготовления катализаторов. Методика приготовления наночастиц палладия, стабилизированных в ультратонких слоях хитозана, нанесенных на окись алюминия. Физико-химические свойства нанокомпозитов.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 04.12.2014
