Синтез и свойства наночастиц меди, стабилизированных полиэтиленгликолем

Abstract

The composite nanoparticles containing metallic copper and copper (I) oxide were synthesized by reduction of copper sulfate with sodium borohydride in the presence of polyethylene glycol. The effect of reactant ratio and reaction time on the morphology and phase composition of the obtained nanoparticles was investigated by transmission electron microscopy and X-ray phase analysis. It was shown that the factor which most greatly infl uences the particle size is the content of polyethylene glycol (PEG) in the reaction mixture – with increasing PEG content average particle size determined by transmission electron microscopy, reduced from 22,0 to 14,0 nm. The reaction time and the ratio of copper sulfate and sodium borohydride have small effect on the average size and coherent scattering dimensions of nanoparticles formed. In accordance with the results of X-ray phase analysis in all cases the biphasic particles containing metallic copper and copper oxide (I) formed regardless of reaction condition. The relative content of Cu2O in samples varies from 11,5 to 44,1 wt. %. Among the samples obtained and researched the sample prepared at an equimolar ratio of copper sulfate and sodium borohydride has a special place. It is characterized by a high content of copper oxide (I), a bimodal distribution of particle size and the largest average particle size. = Восстановлением сульфата меди борогидридом натрия в присутствии полиэтиленгликоля получены композиционные наночастицы, содержащие металлическую медь и оксид меди (I). Методами трансмиссионной электронной микроскопии и рентгенофазового анализа исследовано влияние соотношения реагентов и времени реакции на морфологию и фазовый состав полученных наночастиц. Показано, что фактором, наиболее существенно влияющим на размер частиц, является содержание полиэтиленгликоля (ПЭГ) в реакционной смеси – при увеличении содержания ПЭГ средний размер частиц, определенный по данным трансмиссионной электронной микроскопии, уменьшается с 22,0 до 14,0 нм. Время реакции и соотношение сульфата меди и борогидрида натрия оказывают незначительное влияние на средние размеры и размеры областей когерентного рассеяния образующихся наночастиц. В соответствии с результатами рентгенофазового исследования при восстановлении сульфата меди борогидридом натрия в присутствии полиэтиленгликоля независимо от условий реакции образуются двухфазные частицы, содержащие металлическую медь и оксид меди (I). При этом относительное содержание Cu2O в полученных образцах в зависимости от условий реакции изменяется от 11,5 до 44,1 мас. %. В ряду исследованных особое место занимает образец, полученный при эквимолярном соотношении сульфата меди и борогидрида натрия, который характеризуется высоким содержанием оксида меди (I), бимодальным распределением частиц по размерам и наибольшим средним размером частиц.