Синтез коллоидного серебра с использованием лигносульфонатов
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-6-184-195Ключевые слова:
коллоидное серебро, лигносульфонаты, реакция восстановления, коллоидные растворы, глюкозаАннотация
Коллоидные растворы серебра могут быть использованы как катализаторы при проведении различных химических превращений органических веществ и для решения проблем утилизации токсичных соединений, а также в качестве антибактериальных средств, при изготовлении смазочных и светопоглощающих материалов, покрытий, датчиков, проводящих паст, высокоэффективных электродных материалов. Цель работы – исследование синтеза коллоидного серебра с использованием в качестве стабилизатора раствора лигносульфонатов. Коллоидное серебро синтезировали после проводимой при 100 °С окислительно-восстановительной реакции катионов Ag(I) с глюкозой в присутствии лигносульфонатов в щелочной среде, которая обеспечивается добавкой аммиачной воды. Для контроля синтеза коллоидного серебра использована электронная спектроскопия. После проведения реакции раствор окрашивается в темно-коричневый цвет, а на электронных спектрах появляется интенсивная полоса поглощения с максимумом в области 400 нм. Изучено влияние расхода реагентов и продолжительности синтеза. Установлено, что оптимальный расход реагентов при синтезе коллоидного серебра следующий: 2,5…5 г глюкозы / г Ag, 0,3…1 г лигносульфонатов /г Ag и 3…5 г NH3 / г Ag. Продолжительность синтеза – 2…5 мин. Образующийся коллоидный раствор серебра устойчив в течение нескольких месяцев. Отмечено, что при его хранении происходит частичное расслоение без выделения осадка. Экспериментально показано сопровождение расслоения перераспределением частиц коллоидного серебра. С помощью электронной спектроскопии выявлено отсутствие в верхнем слое частиц коллоидного серебра. Изучена кинетика реакции в экспериментах, проведенных в термостатируемых условиях при температурах от 50 до 100 ºС. Кинетическая зависимость описывается уравнением первого порядка на начальном этапе реакции, длительность которого зависит от температуры. Продолжительность активного участка кинетической кривой составляет 15…90 % от общего времени реакции. Доказано, что на активном участке логарифм константы скорости линейно зависит от обратной термодинамической температуры (коэффициент парной корреляции –0,9887). Энергия активации составила 47 кДж/моль.
Для цитирования: Плахин В.А., Хабаров Ю.Г., Вешняков В.А. Синтез коллоидного серебра с использованием лигносульфонатов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 184–195. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-184-195
Скачивания
Библиографические ссылки
Плахин В.А., Вешняков В.А., Хабаров Ю.Г., Чухчин Д.Г. Свойства продуктов взаимодействия катионов железа(II) с аммиакатом серебра в присутствии лигносульфонатов // Физикохимия растительных полимеров: материалы VIII междунар. конф. Архангельск: САФУ. 2019. С. 114–117. Plakhin V.A., Veshnyakov V.A., Khabarov Yu.G., Chukhchin D.G. Properties of the Products of Interaction of Iron(II) Cations with Silver Ammonia in the Presence of Lignosulfonates. Proceedings of the VIII International Conference “Physicochemistry of Plant Polymers”. Arkhangelsk, NArFU, 2019, pp. 114–117.
Benet W.E., Lewis G.S., Yang L.Z., Hughes D.E.P. The Mechanism of the Reaction of the Tollens Reagent. Journal of Chemical Research, 2011, vol. 35, no. 12, pp. 675–677. DOI: https://doi.org/10.3184/174751911X13206824040536
Chen L., Xiang Y. Preparation Method for Lignosulfonate Nano-Silver Colloid. Patent CN no. CN 102489716 B, 2012.
Dumitriu R.P., Niţă L.E., Sacarescu L., Vasilescu D.S. Preparation of Silver Nanoparticle Dispersion by a Green Synthesis Method. University Politehnica of Bucharest Scientific Bulletin Series B: Chemistry and Materials Science, 2015, vol. 77, iss. 2, pp. 81–90.
Jiang M., Liu J., Zhu C. A Kind of Preparation Method of High-Purity Nano Silver Paste. Patent CN no. CN 108620604 A, 2018.
Kheybari S., Samadi N., Hosseini S.V., Fazeli A., Fazeli M.R. Synthesis and Antimicrobial Effects of Silver Nanoparticles Produced by Chemical Reduction Method. DARU Journal of Pharmaceutical Sciences, 2010, vol. 18, iss. 3, pp. 168–172.
Konował E., Sybis M., Modrzejewska-Sikorska A., Milczarek G. Synthesis of Dextrin-Stabilized Colloidal Silver Nanoparticles and Their Application as Modifiers of Cement Mortar. International Journal of Biological Macromolecules, 2017, vol. 104, pp. 165–172. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.06.011
Li M., Jiang X., Wang D., Xu Z., Yang M. In situ Reduction of Silver Nanoparticles in the Lignin Based Hydrogel for Enhanced Antibacterial Application. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2019, vol. 177, pp. 370–376. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.02.029
Milczarek G., Motylenko M., Modrzejewska-Sikorska A., Klapiszewski Ł., Wysokowski M., Bazhenov V.V., Piasecki A., Konował E., Ehrlich H., Jesionowski T. Deposition of Silver Nanoparticles on Organically-Modified Silica in the Presence of Lignosulfonate. RSC Advances, 2014, vol. 4, no. 94, pp. 52476–52484. DOI: https://doi.org/10.1039/C4RA08418G
Milczarek G., Rebis T., Fabianska J. One-Step Synthesis of Lignosulfonate-Stabilized Silver Nanoparticles. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2013, vol. 105, pp. 335–341. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2013.01.010
Mimini V., Kabrelian V., Fackler K., Hettegger H., Potthast A., Rosenau T. Lignin-Based Foams as Insulation Materials: A Review. Holzforschung, 2018, vol. 73, iss. 1, pp. 117–130. DOI: https://doi.org/10.1515/hf-2018-0111
Modrzejewska-Sikorska A., Konował E., Cichy A., Nowicki M., Jesionowski T., Milczarek G. The Effect of Silver Salts and Lignosulfonates in the Synthesis of Lignosulfonate-Stabilized Silver Nanoparticles. Journal of Molecular Liquids, 2017, vol. 240, pp. 80–86. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.05.065
Natsuki J., Natsuki T., Hashimoto Y. A Review of Silver Nanoparticles: Synthesis Methods, Properties and Applications. International Journal of Materials Science and Applications, 2015, vol. 4, iss. 5, pp. 325–332. DOI: https://doi.org/10.11648/j.ijmsa.20150405.17
Raveendran P., Fu J., Wallen S.L. A Simple and “Green” Method for the Synthesis of Au, Ag, and Au-Ag Alloy Nanoparticles. Green Chemistry, 2006, vol. 8, iss. 1, pp. 34–38. DOI: https://doi.org/10.1039/B512540E
Shameli K., Bin Ahmad M., Jazayeri S.D., Sedaghat S., Shabanzadeh P., Jahangirian H., Mahdavi M., Abdollahi Y. Synthesis and Characterization of Polyethylene Glycol Mediated Silver Nanoparticles by the Green Method. International Journal of Molecular Sciences, 2012, vol. 13, iss. 6, pp. 6639–6650. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms13066639
Sybis M., Konowal E., Modrzejewska-Sikorska A. Bakteriobójcza aktywność koloidów srebra stabilizowanych hydrolizatami skrobiowymi oraz ich wpływ na wytrzymałość zapraw cementowych. Acta Scientiarum Polonorum Architectura, 2017, vol. 16, no. 4, pp. 37–46. DOI: https://doi.org/10.22630/ASPA.2017.16.4.04
Wang Y., Li Z., Yang D., Qiu X., Xie Y., Zhang X. Microwave-Mediated Fabrication of Silver Nanoparticles Incorporated Lignin-Based Composites with Enhanced Antibacterial Activity via Electrostatic Capture Effect. Journal of Colloid and Interface Science, 2020, vol. 583, pp. 80–88. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2020.09.027
Xiang Y., Xu W., Zhan Y., Xia X., Xiong Y., Xiong Y., Chen L. Preparation of Modified Sodium Lignosulfonate Hydrogel–Silver Nanocomposites. Polymer Composites, 2013, vol. 34, iss. 6, pp. 860–866. DOI: https://doi.org/10.1002/pc.22490
Xue Y., Qiu X., Liu Z., Li Y. Facile and Efficient Synthesis of Silver Nanoparticles Based on Biorefinery Wood Lignin and Its Application as the Optical Sensor. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, vol. 6, iss. 6, pp. 7695–7703. DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b00578
