КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-72-00001

НазваниеВзаимодействие линейных углеродных цепочек с наночастицами благородных металлов

РуководительЖидков Иван Сергеевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина", Свердловская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 07.2019 - 06.2021 

Конкурс№40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-203 - Поверхность и тонкие пленки

Ключевые словаНаночастицы, благородные металлы, линейные углеродные цепочки, наноструктуры, лазерная абляция, коллоидные растворы, окисление, агрегация, электронная структура, рентгеновские фотоэлектронные спектры

Код ГРНТИ29.19.24


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект направлен на исследование взаимодействия наночастиц благородных металлов с углеродными линейными цепочками (LCC). С этой целью будут выполнены измерения рентгеновских фотоэлектронных спектров (XPS) остовных уровней и валентных полос, а также проведены численные расчеты электронной структуры гибридных систем в рамках теории функционала плотности. Сопоставление полученных XPS-спектров Ме@LCС систем со спектрами чистых металлов и модельными расчетами позволит определить возможность агрегации наночастиц металлов в процессе лазерной абляции и образования устойчивых Ме-С связей.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта будут определены оптимальные условия, препятствующие агрегации (конгломерации) наночастиц, их окислению и способствующие химическому связыванию наночастиц металлов с атомами углерода.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Хорошо известно, что стабильность и сборка наночастиц коллоидного золота очень важна для их практического применения. Коллоидная стабильность может контролироваться различными методами, такими как концентрация электролита, регулирование рН раствора, добавление различных неорганических солей или дисперсионной среды. Однако во всех этих случаях состав коллоидной системы может быть существенно изменен. В связи с этим особый интерес представляет модификация поверхности наноструктурированных частиц некоторыми органическими молекулами. Это послужило основной причиной проведения РФЭС-измерений наночастиц Au и Au@LCC, полученных методом импульсной лазерной абляции (PLA) в воде, с целью изучения взаимодействия линейно-цепочечного углерода с наночастицами Au. Проведены измерения рентгеновских фотоэлектронных спектров (РФЭС) коллоидных наночастиц золота (Au NP) и структур Au NP/линейные цепочки углерода (LCC) (Au@LCC), полученных методом наносекундной импульсной лазерной абляции в воде. РФЭС Au NP показывают, что пики Au 4f совпадают с пиками металлического золота, подтверждая, что металлическое состояние сохраняется в коллоидных наночастицах Au. С другой стороны, РФЭС-спектры Au 4f Au @ LCC показывают низкоэнергетическое уширение из-за образования связей Au-C из-за образования прочных связей между Au NP и LCC. Этот вывод основан на РФЭС измерениях валентной зоны и DFT моделировании. Эти исследования прямо показывают, что полученные структуры Au@LCC предотвращают

 

Публикации

1. Жидков И.С. Курмаев Э.З., Чолах С.О., Фацио Е., Дюрсо Л. XPS study of the interaction between linear carbon chains and colloidal Au-nanoparticles Mendeleev Communications, Vol. 30, P. 285-287 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.mencom.2020.05.007

2. - Ученые разработают методы защиты от окисления используемых в медицине золота и серебра ТАСС Наука, - (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
1. Наноструктурированные композиты ядро ​​@ оболочка, в которых внутренняя наночастица благородного металла инкапсулирована и защищена от агломерации, адсорбции или химических реакций внешней оболочкой, привлекают большое внимание благодаря своим уникальным физическим, химическим, биологическим свойствам. и каталитические свойства. Толщина внешней оболочки играет огромную роль в формировании функциональных свойств нанокомпозитов, поэтому особый интерес представляет нанометровый масштаб, который может быть реализован с использованием углеродных материалов с одним или несколькими слоями. Использование двух последовательных процессов при абляции - образования наночастиц благородных металлов и последующего осаждения углерода - позволяет получать наночастицы благородных металлов в однородном и сверхтонком слое углерода. Нами охарактеризована поверхность коллоидных наночастиц сплавов Ag-Au, полученных методом лазерной абляции в воде и установлено образование связей Ag – C. Мы обнаружили низкоэнергетический химический сдвиг дублета Au 4f, который ранее наблюдался для наночастиц Au на различных подложках. Несмотря на существование различных интерпретаций такого сдвига в литературе, мы предполагаем, что низкоэнергетический сдвиг уровней Au 4f в (Ag-Au)@LCC может быть связан с переносом заряда золото-LCC, вызванным размером. Показано, что агломерация может быть устранена путем взаимодействия коллоидных наночастиц с линейными углеродными цепями и образования наноструктур (Ag-Au) @LCC. 2. Наночастицы платины имеют широкие перспективы использования в качестве катализаторов во многих современных технологиях. Однако для их практического применения необходимо предотвратить или минимизировать их агломерацию. В результате анализа рамановских спектров и РФЭС показано, что наночастицы платины взаимодействуют с наночастицами углерода, способствуя образованию связей Pt – C. Таким образом, происходит инкапсуляция НЧ Pt в оболочку LCC. Образование Pt@LCC стабилизирует полииновые цепи, увеличивая время их жизни в воде. Кроме того, заметно относительное уменьшение интенсивности вклада Pt2+ в XPS-спектре Pt 4f, что свидетельствует об уменьшении доли окисленной платины. Рамановское картирование полученных таким образом частиц, кроме того, свидетельствует об образовании нескольких слоев дефектного графена. Фотокаталитические результаты, хотя и предварительные, на наш взгляд, интересны. Представляется необходимым более систематическое изучение отклика катализатора Pt@LCC, чтобы использовать наблюдаемый отклик фотоактивности синтезированных нанокатализаторов и оптимизировать его настройку состава поверхности, конфигураций связывания и морфологии образцов.

 

Публикации

1. Жидков И.С., Курмаев Э.З., Кондорелли М., Чолах С.О., Боярченков А.С., Фацио Е., Д'Юрсо Л. X-ray Photoelectron Spectra of Ag-Au Colloidal Nanoparticles after Interaction with Linear Carbon Chains Applied Sciences, Vol. 11, Article number 685 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/app11020685

2. Кондорелли М., Д'Юрсо Л., Компанини Г., Фацио Е., Нери Ф., Литвиненко В.А., Курмаев Э.З., Жидков И.С. The catalytic role of platinum nanoparticles in laser generated nanocarbons Applied Surface Science, - (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149890

3. И.С. Жидков, Э.З. Курмаев, В.А. Литвиненко, Л. Д'Урсо Изучение взаимодействия между наночастицами платины и углерода методом РФЭС Физика. Технологии. Инновации. ФТИ-2020. [Электронный ресурс]: тезисы докладов VII Международной молодежной научной конференции, посвященной 100-летию Уральского федерального университета, Физика. Технологии. Инновации. ФТИ-2020. [Электронный ресурс]: тезисы докладов VII Международной молодежной научной конференции, посвященной 100-летию Уральского федерального университета, Екатеринбург, 18-22 мая 2020 г. С. 234 (год публикации - 2020)

4. И.С. Жидков, Э.З. Курмаев, С.О. Чолах, Э. Фацио, Л. Д'Урсо XPS STUDY OF THE INTERACTION BETWEEN LINEAR CARBON CHAINS AND COLLOIDAL Au-NANOPARTICLES Физика. Технологии. Инновации. ФТИ – 2020: тезисы докладов VII Международной молодежной научной конференции, посвященной 100-летию Уральского федерального университета, Физика. Технологии. Инновации. ФТИ – 2020: тезисы докладов VII Международной молодежной научной конференции, посвященной 100-летию Уральского федерального университета, Екатеринбург, 18-22 мая 2020 г. Екатеринбург: УрФУ, 2020. – С. 385. (год публикации - 2020)


Возможность практического использования результатов
не указано