тів. Наприклад, в нанорозмірних каталітичних матеріалах хімічна селективність асоціюється з локальним оточенням так званих активних центрів. Під цим мається на увазі, що розмір; тип і геометрія атомів, що складають активний центр, грають критичну роль у визначенні умов, при яких ці активні центри будуть здатні виконувати певні функції;
) контроль кордонів розділу та розподілу нанокомпонентів всередині повністю сформованих матеріалів.
Ці два аспекти формування наноструктур нерозривно пов'язані; тим не менш, важливо зрозуміти, як здійснити роздільний контроль над нуклеацию наноструктурованих «будівельних блоків» і зростанням (наприклад, мінімізація, коагуляції або агломерації) цих компонентів в ході процесу синтезу і збірки. Забезпечення такого контролю стосується важливості наступного:
- хімічної, термічної і тимчасової стабільності сформованих наноструктур. Зазвичай вважається, що чим менше наноструктура (у разі каталізу металами, активний центр), тим більш імовірно, що вона може переміщатися, агрегувати, бути отруєна, розкластися йшли змінити форму, склад або морфологію при температурному та/або хімічному впливі. Для практичного застосування важливо визначити. рамки стабільної роботи такого матеріалу, коли особлива структура відповідатиме за бажане його поведінку.
- здатності масштабувати синтез і збірку для дешевого, великомасштабного виробництва нанострктурірованних матеріалів, утримуючи в той же час контроль над розміром і якістю поверхонь розділу [5].
У нанометровому діапазоні взаємодія частинка-частинка може бути обумовлено слабкими Ван-дер-ваальсово силами, більш сильними полярними і електростатичними або ковалентними взаємодіями залежно від в'язкості і полярності розчинника. Шляхом модифікації поверхневого шару частинки тен?? енція до коагуляції може бути посилена або ослаблена [2].
Існує три типи стабілізації синтезованих наночастинок [7]:
) електростатична стабілізація. Аніони і катіони вихідної речовини залишаються в розчині і асоціюють з наночастинками. Частинки оточує подвійний електричний шар, що призводить до електростатичного відштовхуванню і перешкоджає агрегації;
) стерічёская стабілізація. Агрегація запобігається допомогою адсорбції великих молекул (полімерів або поверхнево активних речовин (ПАР));
) електростеріческая, стабілізація.
На малюнку 2 схематично представлена ??залежність потенційної енергії від відстані між частинками для різних способів стабілізації [30].
Малюнок 2. Залежність потенційної енергії від відстані між частинками для різних способів стабілізації: електростатичного (а), стеричного (б) і електростеріческого (в)
У випадку електростатичного стабілізації (Рис. 2 (а)) реалізується теорія взаємодії подвійних електричних шарів (ДЛФО), заснована на моделі Гуи-Чепмена і числовому вирішенні рівняння Пуассона-Вольцмана сферичний [31]. Характерною рисою є наявність глибокого первинного мінімуму і плоского вторинного мінімуму, розділених енергетичним бар'єром. Якщо бар'єр досить великий, то частинки знаходяться в первинному мінімумі в метастабільному стані [30, 31].
стерическую стабілізація (Мал. 2 (б)) можлива за рахунок наявності адсорбційного шару полімеру. Молекули, адсорбовані на поверхні, обмежують рух у просторі між частинками, що призводить до зменшення ентропії і збільшення вільної енергії частинок. Одночасно через локального збільшення концентрації адсорбованих молекул відбувається їх взаємопроникнення, що приводить до виникнення осмотичного відштовхування; розчинник відновлює рівновагу допомогою розбавлення полімерних молекул і поділу частинок. Положення плоского енергетичного мінімуму обумовлено товщиною адсорбційного шару, який у свою чергу пов'язаний з молекулярною масою полімеру [30]. Необхідно відзначити, що полімери здатні стабілізувати наночастинки не тільки за рахунок стеричного ефекту, а також зв'язуючись слабо з поверхнею частинок допомогою гетероатомів, що грають роль лігандів [32],
Якщо ж адсорбує полімер є поліелектролітів (ПЕ), реалізується електростеріческая стабілізація (Мал. 2 (в)) [30].
У роботах [33, 34] було показано, що адсорбція органічних сполук на наночастицах супроводжується формуванням органічної оболонки на неорганічний ядрі і призводить до різкого (більш ніж на порядок) зниженню міжфазного поверхневого натягу, стабілізації утворюються наночасток від їх агрегації, гальмування зростання часток, а також різке підвищення їх стійкості до впливу навколишнього середовища. Зазначалося, що утворюються наночастинки володіють вузьким розподілом за розмірами, а середній розмір часток істотно менше (для благородних металів це зазвичай 1-6 нм). ...
