препарат наноразмерных частиц металлов и способ его получения

Формула изобретения

1. Способ получения препарата стабильных наноструктурных частиц металла в квазиравновесной системе обратных мицелл путем восстановления ионов металла в комплексе [mX...nMeⁿ⁺...pO ₂], где mX - гетероциклическое соединение с хелатирующими свойствами, nMeⁿ⁺ - ионы металлов, pO ₂, - молекулы кислорода, m, n, р - количество соответствующих компонент в комплексе, за счет внутрикомплексного переноса заряда, инициируемого избытком свободной энергии, обусловленным наличием высокоразвитой поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой, включающий приготовление обратно-мицеллярного раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, приготовление и введение в емкость с обратно-мицеллярным раствором раствора ионов соли металла или его комплекса, введение в емкость с реакционной смесью в твердом состоянии в виде навески структурирующего гетероциклического соединения, образующего оксокомплексы с ионами металла, аэрирование реакционной смеси, выдерживание коллоидного раствора в течение времени, достаточного для завершения формирования стабильных наноструктурных агрегатов металла.

2. Способ по п.1, где гетероциклическое соединение с хелатирующими свойствами, образующее оксокомплексы с ионами металла, вводимое в виде твердой навески, представляет собой гетероциклическое ароматическое соединение.

3. Способ по п.2, где гетероциклическое ароматическое соединение представляет собой синтетический краситель.

4. Способ по п.3, где синтетический краситель представляет собой по меньшей мере один краситель, выбираемый из группы цианиновых красителей, имеющих в полиметиновой цепи не менее трех (СН=СН) _n звеньев.

5. Способ по п.4, где цианиновый краситель, имеющий в полиметиновой цепи не менее трех (CH=CH) _n звеньев, включает N,N'-диэтилтиадикарбоцианин иодид и N,N'-диэтилтиатрикарбоцианин иодид.

6. Способ по п.1, где гетероциклическое соединение с хелатирующими свойствами, образующее оксокомплексы с ионами металла, вводимое в виде твердой навески, представляет собой натуральный пигмент.

7. Способ по п.6, где натуральный пигмент представляет собой по меньшей мере один пигмент, выбираемый из группы, состоящей из арилбензопиранов, кумаринов, каротиноидов.

8. Способ по п.7, где арилбензопираны включают антоцианидины, флавононолы и флавонолы.

9. Способ по п.7, где кумарин представляет собой эскулетин.

10. Способ по п.7, где каротиноид представляет собой каротиноид-ксантофилл, имеющий в структуре сопряженные двойные связи и делокализованные -электроны.

11. Способ по п.10, где каротиноид-ксантофилл, имеющий в структуре сопряженные двойные связи и делокализованные -электроны, представляет собой по меньшей мере один каротиноид, выбираемый из группы, состоящей из фукоксантина, виолоксантина, лютеина.

12. Способ по п.1, где в обратно-мицеллярный раствор вводят ионы по меньшей мере, одного металла, выбираемого из группы, состоящей из серебра, золота, меди, железа, платины, палладия, цинка, кобальта, марганца, титана, никеля.

13. Способ по п.11, где ионы металлов представляют собой композицию из двух металлов.

14. Способ по п.12, где композиция выбирается из группы: Ag/Cu, Ag/Fe, Fe/Ni, Fe/Co, Fe/Cu, Fe/Ag, Pd/Pt, Pd/Ag.

15. Способ по п.13, где соотношение Ме(I) к Ме(II) для биметаллических частиц выбирается равным: 0,5:1,0, 1,0:1,0, 2,0:1,0, 3,0:1,0.

16. Способ по п.1, где раствор соли металла вводится в виде водного, водно-спиртового или водно-аммиачного раствора.

17. Способ по п.16, где молярную концентрацию соли металла в водном, водно-спиртовом или водно-аммиачном растворе соли выбирают в интервале концентраций (М) от 0,003 до 1,0.

18. Способ по п.1, когда молярная концентрация соли металла в водно-органической дисперсии составляет (М) от 0,1·10^-3 до 10·10^-3.

19. Способ по п.1, когда молярная концентрация гетероциклического ароматического соединения с хелатирующими свойствами, образующего оксокомплексы с ионами металла, вводимого в виде твердой навески, в водно-органической дисперсии составляет (М) от 0,1·10^-5 до 35·10^-3.

20. Способ по п.1, где соль металла включает нитрат, сульфат, перхлорат, ацетат металла, для солей серебра предпочтительны AgNO ₃, AgClO₄, AgAOT, CH ₃COOAg.

21. Способ по п.1, где комплекс с ионом металла, вводимый в емкость с обратно-мицеллярным раствором в виде раствора, включает аммиачный, сульфатно-аммиачный, фталоцианиновый, порфириновый.

22. Способ по п.1, где комплекс с ионом металла, вводимый в емкость с обратно-мицеллярным раствором в виде раствора, представляет собой оксокомплекс иона металла с молекулой гетероциклического ароматического соединения.

23. Способ по п.1, где поверхностно-активное вещество представляет собой бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ).

24. Способ по п.1, где молярную концентрацию поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе выбирают в интервале концентраций (М) от 0,02 до 1,0.

25. Способ по п.1, где соотношение молярных концентраций воды и поверхностно-активного вещества в обратно-мицеллярной дисперсии соли металла выбирают из диапазона от 0,5 до 15.

26. Способ по п.1, где неполярный растворитель представляет собой органический растворитель.

27. Способ по п.26, где органический растворитель выбирается из группы: нормальные алканы, циклические и ароматические углеводороды.

28. Способ по п.1, где аэрирование реакционной смеси проводится путем перемешивания в открытом реакторе при естественном доступе кислорода воздуха.

29. Препарат наноразмерных частиц металла, полученный способом по любому из пп.1-28.

30. Препарат наноразмерных частиц металла по п.29, обладающий бактерицидными, каталитическими, антикоррозионными и магнитными свойствами, который может быть базовым раствором при создании жидкофазных композиций, включая водные дисперсии, и твердофазных нанокомпозитов с заданными свойствами, включая катализаторы, для использования в различных областях науки и техники, биотехнологии, в медицине, наноэлектронике, промышленном производстве товаров и изделий различного назначения.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к нанохимии, химическим препаратам, содержащим наночастицы металлов, обладающим бактерицидными, каталитическими, антикоррозионными и магнитными свойствами, которые могут быть базовыми растворами при создании жидкофазных композиций и твердофазных нанокомпозитов с заданными свойствами, включая катализаторы, используемых в различных областях науки и техники, биотехнологии, в медицине, наноэлектронике, промышленном производстве товаров и изделий различного назначения, а также к способам их получения.

Предлагаемый способ может быть использован для получения стабильных наноразмерных металлических, биметаллических частиц, наноструктурных сульфидов и оксидов металлов в жидкой фазе. Способ получения наночастиц основан на способности ионов металлов к образованию обратимого комплекса с гетероциклическим соединением с хелатирующими свойствами и молекулой кислорода [mX...nMeⁿ⁺ ...pO₂], а также восстановлению и последующему агрегированию за счет протекания реакции с переносом заряда внутри лабильного оксокомплекса, инициированной появлением избытка свободной энергии в организованной дисперсной среде с высокоразвитой поверхностью раздела, например, в обратно-мицеллярной системе; на способности системы к переходу из термодинамически неравновесного в квазиравновесное состояние в новом качестве в виде коллоидного раствора, содержащего наноразмерные агрегаты металлов.

Уровень техники.

В развивающейся индустриальной нанотехнологии принципиально важно получать наноразмерные частицы металлов высокой стабильности в жидкой фазе, обладающие каталитической, магнитной, биологической и/или фармакологической активностью, для введение в качестве каталитических, антикорозионных, биоцидных и/или магнитных добавок в жидкофазные композиции, а также для проведения модифицирования наночастицами поверхности твердофазных материалов и изделий. Предпочтительно иметь возможность использовать доступные методы управляемого синтеза наноразмерных стабильных частиц с заданными свойствами и структурой, стабильных как в жидкой фазе, так и в составе твердых композитов, а также применять хорошо известные и апробированные многолетней практикой физико-химические методы контроля технологического процесса и содержания наночастиц металлов в конечных продуктах синтеза (например, оптические или электрические).

По этим причинам в настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию уже имеющихся методов и разработке новых способов формирования стабильных наночастиц металлов, получения на их основе полифункциональных композиций.

Химические методы восстановления в растворе ионов металлов до атомов в условиях, благоприятствующих последующему формированию малых металлических кластеров или агрегатов в зависимости от природы восстанавливающего агента, подразделяются на классические, или чисто химические, использующие известные химические восстановители (гидразин, боргидриды, водород и др.) и радиационно-, фото- или электрохимические реакции, в результате которых (в отсутствие кислорода) генерируются восстановительные частицы, такие как сольватированный электрон, или другие активные радикалы. Примером последних может служить описанный способ получения коллоидной дисперсии наночастиц серебра с использованием гамма-излучения и подходящих стабилизаторов, таких как поливиниловый спирт и додецилсульфат натрия (SDS) (Nature 1985, 317, 344; Materials Letters 1993, 17, 314).

В зависимости от условий, способствующих стабилизации наночастиц в растворе, собственно химические методы можно разделить на две группы. В одной используются химические стабилизаторы (обычно природные или синтетические полимеры) [Топорко А.В. и др. Журнал физической химии. 1996. Т.70. №10. С.17941]. Введение стабилизаторов усложняет структуру частиц, а также затрудняет их практическое применение. В другой - например, методе Пилении [Пилени М. и др. Наноразмерные частицы в коллоидных системах. Лангмюр. 1997. №13. С.3266], - применяют обратные мицеллы, где процесс формирования частиц и их агрегация протекают в водном ядре, окруженном оболочкой из молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ). В отличие от этого метода, где восстановление ионов металла происходит за счет введения химических восстановителей гидразина, водорода или борогидрида натрия, было предложено изобретение (RU 2147487, С1, 7 В22F 9/24), которое относится к биохимическому способу восстановления ионов металла в обратных мицеллах с помощью кверцетина, природного флавоноида, вводимого в виде обратно-мицеллярной дисперсии. Однако предложенный способ синтеза наночастиц металлов требует достаточно длительного времени подготовки обратно-мицеллярной дисперсии восстановителя (кверцетина) на основе раствора ПАВ в неполярном растворителе до введения соли металлов, кроме того, ограничен использованием только природных восстановителей из группы флавоноидов.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание химического метода промышленного получения наноразмерных частиц металлов, который допускает широкий выбор соединений, природного и синтетического происхождения в качестве исходных реактивов, позволяет сократить количество операций и ускорить процесс подготовки реакционных смесей для формирования стабильных в жидкой фазе металлсодержащих частиц и жидкофазных композиций, регулировать режим и условия синтеза не только металлических частиц, но и наноструктур оксидов и сульфидов металлов.

Техническим результатом настоящего изобретения являются химический реактив (препарат) и жидкофазные нанокомпозиции на основе достаточно стабильных металлических, биметаллических частиц и наноструктур оксидов и сульфидов металлов, проявляющих высокие бактерицидные, каталитические, магнитные свойства и/или биологическую - полифункциональную - активность, и способ их получения в обратных мицеллах с использованием широкой гаммы обратимых комплексов с частичным переносом заряда вида: [mX...nMeⁿ⁺...pO₂ ], где mX - соединение с хелатирующими свойствами, nMe ⁿ⁺ - ионы металлов, pO₂, - молекулы кислорода, m, n, p - количество соответствующих компонент в комплексе.

Близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является изобретение (RU 2147487 С1, 7 В22F 9/24), которое относится к химическому способу восстановления ионов металла в обратных мицеллах с помощью природного флавоноида кверцетина, вводимого в виде обратно-мицеллярной дисперсии.

Принципиальное отличие настоящего изобретения состоит в том, что в результате создания организованной дисперсной среды с высокоразвитой поверхностью раздела в реакторе за счет последующего введения в обратно-мицеллярный раствор обратимых кислородсодержащих комплексов ионов металла с соединением, обладающим хелатирующим свойством, - [mX...nMe ⁿ⁺...pO₂] - высвобождается избыток свободной энергии, необходимой для иницирования реакции с переносом заряда внутри лабильного оксокомплекса, ведущей к формированию наноразмерных частиц металлов. В качестве активных реагентов-комплексообрателей используются гетероциклические ароматические соединения, включая биологически активные натуральные пигменты и синтетические красители, которые вводятся в обратно-мицеллярные растворы в твердом виде, без предварительной подготовки и перевода в растворимое состояние. По предлагаемому способу обязательным условием образования оксокомплексов [mX...nMeⁿ⁺...pO₂ ] и формирования наноструктурных частиц металлов является аэрирование обратно-мицеллярной системы. На своей завершающей стадии способ получения препарата базируется на процессе самоорганизации системы, ее переходе из термодинамически неравновесного в квазиравновесное состояние в новом качестве, в виде коллоидного раствора, содержащего наноразмерные агрегаты металлов.

Способ включает приготовление аэрированных обратно-мицеллярных растворов поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, введение водного раствора ионов соли металла или солей металлов, необходимого количества гетероциклического ароматического соединения, образующего оксокомплексы с ионами металлов, выдерживание или перемешивание реакционной смеси в течение времени, необходимого для перевода коллоидной системы в термодинамически неравновесное состояние, обеспечивающего условия протекания (внутрикомплексных) реакций с переносом заряда за счет избытка свободной энергии, обусловленной наличием высокоразвитой поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Длительность основной стадии процесса получения препарата определяется временем, необходимым для завершения реакции с переносом заряда, приводящей к уменьшению свободной энергии системы за счет формирования реакционноспособных "зародышей" наноразмерных частиц металла в присутствии кислорода и последующего дообразования стабильных наноагрегатов металла и перехода системы в новое квазиравновесное состояние.

Контроль за формированием наночастиц, определение их концентрации, оценку стабильности и реакционноспособности осуществляют спектрофотометрически по изменению основных характеристик полос оптического поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра (положение максимума характерной полосы, оптическая плотность в максимуме и полуширина полосы). Дополнительная информация о природе и структуре металлсодержащих наночастиц получается при использовании методов электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа.

Последовательность операций: (1) приготовление в открытом реакторе обратно-мицеллярного раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) в неполярном растворителе, (2) приготовление раствора соли металла, (3) введение ионов металла в виде приготовленного раствора соли металла в обратно-мицеллярный раствор, (4) введение навески гетероциклического ароматического соединения в реактор с водно-органическим обратно-мицеллярным раствором соли металла, (5) аэрирование водно-органического обратно-мицеллярного раствора комплекса металла с гетероциклическим ароматическим соединением, (6) выдерживание реакционной смеси до завершения формирования стабильных наноагрегатов металла.

Для приготовления раствора ПАВ в неполярном растворителе используются анионные ПАВ, преимущественно АОТ (бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия). Растворы солей металлов готовятся из реактивов высокой степени чистоты (марки ОСЧ или ЧДА) и тридистиллированной или деионизованной воды. Концентрацию соли металла в обратно-мицеллярной дисперсии можно варьировать в пределах от 0.1×10^-3 М до 10×10 ^-3 М в зависимости от поставленной задачи и природы соли. Использование концентрации соли металла, меньшей 2×10 ^-4 М, приводит к снижению конечного выхода металлических наночастиц. Повышение концентрации выше 10×10 ^-3 М нецелесообразно, т.к. при незначительном увеличении выхода наночастиц, становится непроизводительным расход солей металлов. Концентрация ПАВ в неполярном углеводороде варьируется в пределах 0.02-1.0 М, чем обеспечивается высокая стабильность и достаточно малые и однородные размеры наночастиц. При выходе за пределы указанного диапазона понижается стабильность получаемых наночастиц и их однородность.

Соотношение молярных концентраций воды и ПАВ в обратно-мицеллярной дисперсии соли металла (степень гидратации, =[Н₂O]/[АОТ]) выбирают из диапазона от 0.5 до 15. Увеличение степени гидратации выше 15 приводит к нежелательному увеличению размера наночастиц. Уменьшение степени гидратации, ниже 0.5, и соответственно снижение содержания воды в обратных мицеллах и содержания соли металла в водном пуле и, как следствие, выхода наночастиц.

В качестве соединений, образующих обратимые оксокомплексы с ионами металлов, вводят в твердом виде в необходимом количестве навеску хелатирующего гетероциклического ароматического соединения, выбираемого из природных пигментов или синтетических красителей в соответствии с их растворимостью в обратно-мицеллярном растворе и константой комплексообразования с соответствующим металлом в диапазоне (М) от 1.0×10^-5 до 35×10 ^-5.

Аэрирование водно-органического обратно-мицеллярного раствора комплекса соли металла проводится за счет насыщения раствора кислородом воздуха при атмосферном давлении и комнатной температуре.

Возможен вариант реализации изобретения, когда в качестве неполярного растворителя применяют предельные углеводороды, такие как н-гексан, н-гептан, н-октан или циклогексан, или изооктан, ароматические соединения толуол или бензол.

Возможен вариант реализации изобретения, когда гетероциклическое ароматическое соединение, обладающее хелатирующим свойством, выбирается из природных пигментов и представляет собой арилбензопираны, включая антоцианидины, флаванонолы, флавонолы.

Возможен вариант реализации изобретения, когда гетероциклическое ароматическое соединение выбирается из природных пигментов, представляющих собой кумарины, например эскулетин.

Возможен вариант реализации изобретения, когда гетероциклическое ароматическое соединение выбирается из природных пигментов, представляющих собой каротиноиды, ксантофиллы, например: фукоксантин, виолоксантин, лютеин, - имеет в своей структуре большое число сопряженных двойных связей и делокализованные -электроны, что обеспечивает высокую активность реакций с переносом заряда с их участием и формирование оксокомплексов и оксокомплексов с частичным переносом заряда с ионами металлов.

Возможен вариант реализации изобретения, когда гетероциклическое ароматическое соединение, обладающее хелатирующим свойством, выбирается из класса синтетических красителей, например цианиновых. Из цианиновых красителей с разной длиной полиметиновой цепи предпочтительными являются красители, имеющие в цепи не менее трех (СН=СН) _n звеньев, например: N,N'-диэтилтиадикарбоцианин иодид или N,N'-диэтилтиатрикарбоцианин иодид.

Возможен вариант реализации изобретения, когда величина (масса) навески хелатирующего гетероциклического ароматического соединения, выбираемого из природных пигментов или синтетических красителей, определяется их растворимостью в обратно-мицеллярном растворе и константой комплексообразования с соответствующим металлом в диапазоне концентраций (М) от 1.0×10^-5 до 35×10 ^-5.

Возможен вариант изобретения, когда аэрирование раствора проводится за счет его перемешивания в открытом реакторе при естественном доступе кислорода воздуха. Возможен вариант реализации изобретения, когда ионы металлов вводят в обратно-мицеллярный раствор АОТ/н-алкан в виде водных, водно-спиртовых или водно-аммиачных растворов солей металлов или их комплексов. Соли металлов включают нитраты, сульфаты, перхлораты или ацетаты. Для солей серебра предпочтительны AgNO₃, AgClO ₄, AgAOT, CH₃COOAg.

Возможен вариант реализации изобретения, когда ионы металлов вводят в обратно-мицеллярный раствор в виде вводно-органического раствора лабильного комплекса между молекулой кислорода, ионом металла и молекулой гетероциклического ароматического соединения.

Возможен вариант реализации изобретения, когда: в качестве ионов металлов используют ионы Ag, Cu, Fe, Ni, Zn, Co, Pd, Pt, Ti и для биметаллических: Ag/Cu, Ag/Fe, Fe/Ni, Fe/Co, Pd/Pt, Pd/Ag и др.

Возможен вариант реализации изобретения, когда молярную концентрацию поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе выбирают в интервале концентраций (М) от 0.02 до 1.0.

Возможен вариант реализации изобретения, когда молярную концентрацию соли металла в водном или водно-аммиачном растворе выбирают в интервале концентраций (М) от 0.001 до 1.0.

Возможен вариант реализации изобретения, когда молярная концентрация соли металла в обратно-мицеллярном растворе составляет (М) от 0.1×10^-3 до 10×10 ^-3.

Возможен вариант реализации изобретения, когда отношение молярной концентрации воды к молярной концентрации поверхностно-активного вещества составляет от 0.5 до 15.

Возможен вариант реализации изобретения, когда для биметаллических частиц выбирается соотношение Ме(I) к Ме(II) равным: 0.5:1.0, 1.0:1.0, 2.0:1.0, 3.0:1.0.

Ниже приведены примеры реализации изобретения препарата наноразмерных металлических частиц различных металлов, иллюстрированных чертежами и снимками, на которых показаны спектры оптического поглощения и фотографии результатов электронно-микроскопических и рентгенографических исследований металлсодержащих наноструктур, полученных заявляемым способом.

На фиг.1 представлены различные спектры оптического поглощения обратно-мицеллярных растворов наночастиц серебра, которые формируются в 0.1 М растворе АОТ в неполярном растворителе изооктане при концентрации соли в водном пуле [AgNO₃]=0.3 М и содержании флавоноида - 15×10^-5 М, коэффициенте солюбилизации =5.0; раствор насыщен гелием в течение 40 мин, т.е. анаэробные условия (а), и раствор в присутствии кислорода воздуха, т.е. аэробные условия (б). Результаты подтверждают необходимость достаточного аэрирования реакционных смесей при использовании предложенного способа для получения наноразмерных частиц металлов.

На фиг.2 представлены спектры оптического поглощения обратно-мицеллярных растворов наночастиц серебра в зависимости от времени формирования металлических кластеров после введения в аэрированный 4 мМ раствор AgNO₃ в 0.1 М растворе АОТ/изооктан пигментов в твердом состоянии, 200 мкМ: рутина (а), кверцетина (б) и морина (с) при коэффициенте солюбилизации: =[H₂O]/[AOT]=8, - сразу после введения реагентов (1), через 2 часа (2), через 24 часа (3), через 8 суток (4).

На фиг.3 представлены спектры оптического поглощения обратно-мицеллярных растворов наночастиц серебра ( =10, [АОТ] в изооктане 0.15 М, концентрация соли в водном растворе [AgClO₄]=0.3 М), полученных с использованием синтетического пальмитинового красителя. Введение N,N'-диэтилтиадикарбоцианин иодида в твердом состоянии (б, в) обеспечивает более интенсивное формирование наночастиц серебра в сравнении с применением того же красителя и в той же концентрации, предварительно переведенного в метанольный раствор, с существенно большим выходом конечного продукта за счет разницы способов введения синтетического красителя. Отчетливо видна разница спектров оптического поглощения в диапазоне длин волн 430-450 нм с _max, характерным для полосы поглощения наночастиц серебра сферической формы.

На фиг.4 представлены изменения спектров оптического поглощения мицеллярных растворов, содержащих 4.34×10^-4 М Ag ⁺, после введения синтетических цианиновых красителей с разной длиной полиметиновой цепи (CH=CH)_n : N,N'-диэтилтиакарбоцианин иодида, n<3, (a), N,N'-диэтилтиатрикарбоцианин иодида (б). Как видно по спектру (а), введение N,N'-диэтилтиакарбоцианин иодида не приводит к формированию наночастиц серебра, поскольку отсутствуют характерные полосы поглощения; полосы с _max 562 нм относятся к спектру самого красителя. Эти данные согласуются с данными, полученными с помощью просвечивающей электронной микроскопии (фиг.5а): наночастицы серебра отсутствуют в опаловой матрице. После введения N,N'-диэтилтиатрикарбоцианин иодида в мицеллярный раствор, содержащий 4.34×10 ^-4 М Ag⁺, формируются наночастицы серебра малых размеров, полоса поглощения которых лежит в УФ-области при _max 257 нм, - спектр (б). Образование наночастиц серебра подтверждается данными, полученными с помощью просвечивающей электронной микроскопии (фиг.5в): наночастицы серебра присутствуют в опаловой матрице.

На фиг.5 (а, б, в) представлены фотографии с изображением опаловых матриц, модифицированных растворами, полученными заявленным способом за счет введения в обратно-мицеллярный раствор, содержащий 4.34×10 ^-4 М Ag⁺, в твердом виде (в виде твердой навески) синтетических красителей: N,N'-диэтилтиакарбоцианин иодида (a), N,N'-диэтилтиадикарбоцианин иодида (б), N,N'-диэтилтиатрикарбоцианин иодида (в). Наночастицы серебра, внедренные в опаловые матрицы (б, в). Увеличение 200000; размер частиц SiO₂ около 100 и 350 нм.

На фиг.6 (а, б) представлено изменение спектров оптического поглощения растворов наночастиц железа, полученных в обратно-мицеллярном водно-органическом растворе с [Fe²⁺]=8×10^-3 М, концентрацией полифенольного соединения кверцетина 200×10 ^-3 М при значении коэффициента солюбилизации =10 в зависимости от времени хранения образцов t: 15 минут (1), 20 минут (2), 30 минут (3), 40 минут (4), 2 часа (5), 24 часа (6), 8 суток (7). На фиг.5(б) представлено увеличение оптической плотности полосы поглощения в области 500-800 нм (чувствительность измерения ˜ в 3 раза выше).

На фиг.7 представлены спектры оптического поглощения наноразмерных частиц палладия, полученных в аэрированном обратно-мицеллярном растворе с концентрацией хлорида палладия PdCl₂ (М) 3×10 ^-4 при =5 в присутствии 1.0×10^-4 М природного пигмента, мирицетина, 3,5,7,3',4',5'-гексогидроксифлавона, введенного в твердом виде. Спектры через 5 минут, 25 минут, 15 и 36 суток после введения твердой навески пигмента.

Как следует из приведенных выше результатов, настоящее изобретение позволяет получать жидкофазные составы наноструктурных металлических частиц с достаточно продолжительным временем жизни.

Способ обеспечивает возможность получения в жидкой фазе - в виде водно-органических обратно-мицеллярных растворов - базовых составов достаточно стабильных металлических наноструктур, включая металлические наночастицы и наноразмерные частицы сульфидов металлов, с применением в качестве реагентов широкой гаммы гетероциклических ароматических соединений в твердом виде, вводимых в виде навески. Получение растворов предусматривает проведение нескольких простых последовательных операций. Процесс формирования наночастиц реализуется с использованием возможностей самоорганизации коллоидной системы, не требует существенных трудо- или энергозатрат. Жестко регламентированным требованием, частично ограничивающим возможности данного способа получения наноразмерных частиц металлов и биметаллов в обратно-мицеллярных растворах, является аэрирование реакционных смесей, создание условий для формирования наночастиц в обязательном присутствии молекулярного кислорода.

Настоящее изобретение может быть использовано для получения жидкофазных составов и создания твердотельных изделий и композитных материалов с заданными уникальными свойствами за счет использования стабильных наноразмерных частиц металлов.