Лабораторная работа № 6 Получение коллоидного золота в органическом растворителе

Этот метод позволяет получать высококонцентрированные суспензии коллоидного золота со средним размером частиц 5-10 нм, характеризующиеся узким распределением частиц по размерам [5, 6].

Оборудование: аналитические весы, спектрофотометр, 2 кварцевые кюветы с длиной оптического пути 1 см, стаканы 50 мл, мешалка, капельная воронка, фильтр Шота, автоматические дозаторы, стеклянные палочки.

Реактивы: тетрахлороаурат (III) водорода HAuCl₄ · 3H₂O, децилдиметиламиноксид или бромид тетраоктиламмония, дистиллированная вода, четыреххлористый углерод CCl₄, тетрагидридоборат натрия NaBH₄, разбавленный раствор серной кислоты, H₂SO₄, кристаллический прокаленный сульфат натрия.

Ход работы:

1. Приготовьте 3 мл 0.03 М водного раствора HAuCl₄.

2. Приготовьте 8 мл 0.05 М раствора децилдиметиламиноксида (или бромида тетраоктиламмония) в CCl₄.

3. Приготовьте 2.5 мл 0.01 М водного раствора тетрагидробората натрия.

4. К раствору децилдиметиламиноксида (бромида тетраоктиламмония) аккуратно прилейте раствор тетрахлороаурата (III) водорода и тщательно перемешивайте в течение 10 мин.

5. Продолжая перемешивать, прибавьте по каплям раствор тетрагидридобората натрия в течение 10 мин. Для этой цели удобно использовать капельную воронку. Опишите изменения, происходящие с раствором.

6. После прибавления всего раствора NaBH₄ перемешивайте раствор еще 20 мин.

7. Экстрагируйте органическую фазу, промойте ее для нейтрализации один раз разбавленным раствором серной кислоты и пять раз дистиллированной водой.

8. Просушите органическую фазу. Для этого добавьте в нее прокаленный Na₂SO₄ тщательно перемешайте и отфильтруйте.

9. Снимите спектр поглощения полученного коллоидного раствора в диапазоне 400-800 нм. В качестве раствора сравнения используйте CCl₄.

10. Проанализируйте полосу плазмонного поглощения. Используя программу MiePlot, определите диаметр образующихся частиц золота. Что можно сказать о полидисперсности этого коллоида? Сравните спектр со спектром, полученным в Лаб.раб. № 1. Какова роль тетрагидридобората натрия?

11. Снимите спектр поглощения коллоида через 1 час, сутки, неделю (хранить в плотно закрывающемся контейнере). Сравните полученные спектры. Что можно сказать об устойчивость коллоида?

12. Как называется представленный в этом опыте метод получения коллоидных частиц? В чем заключается его суть? Каковы его особенности? Какова роль децилдиметиламиноксида (бромида тетраоктиламмония)?

Лабораторная работа № 7 Получение серебряных наностержней

Данный опыт представляет собой модификацию эксперимента, представленного в работе [7].

Оборудование: аналитические весы, спектрофотометр, кварцевые кюветы с длиной оптического пути 1 см, коническая колба 50 мл, стакан 500 мл, бюксы 10 мл, пробирки, мешалка, мерный цилиндр, автоматический дозатор на 1000 мкл и 10 мл.

Реактивы: нитрат серебра AgNO₃, цитрат натрия Na₃C₆H₅O₇ · 6H₂O, бромид цетилтриметиламмония CH₃(CH₂)₁₅N(Br)(CH₃)₃ (ЦТАБ), тетрагидридоборат натрия NaBH₄, аскорбиновая кислота С₆H₈O₆, гидроксид натрия NaOH, дистиллированная вода.

Ход работы:

1. Получение зародышевых наночастиц серебра. Согласно данным электронной микроскопии размер зародышей составляет 4±2 нм.

1. В отдельных стаканах приготовьте водные растворы (указанных объемов достаточно для работы всей группы):

• по 10 мл 0.01 M растворов AgNO₃, Na₃C₆H₅O₇ и NaBH₄;

• 400 мл 0.08 М раствора ЦТАБ;

• 5 мл 0.1 М раствора С₆H₈O₆;

• 10 мл 2 М раствора NaOH.

2. К 19 мл воды в 50 мл колбе на магнитной мешалке при комнатной температуре последовательно добавьте по 0.5 мл 0.01 M AgNO₃ и 0.01 M Na₃C₆H₅O₇.

3. При интенсивном перемешивании добавить единовременно 0.6 мл 0.01 M NaBH₄. После добавления NaBH₄ продолжайте перемешивать раствор еще 1 мин. Внимание! Бесцветный раствор при этом должен приобрести желто-коричневую окраску. При иной окраске раствора работу следует переделать.

4. Для полного протекания реакции между тетрагидридоборатом натрия и нитратом серебра, оставьте зародышевый раствор в темноте на 2 часа, но не более 5 ч (до образования флотирующих пленок наночастиц).

5. Снимите спектр поглощения полученного коллоидного раствора в диапазоне 300-800 нм. В качестве раствора сравнения используйте воду.

II. Получение серебряных наностержней.

1. В шесть пробирок добавьте (в каждую!) по 10 мл раствора ЦТАБ, 0.25 мл раствора AgNO₃ и 0.5 мл раствора аскорбиновой кислоты.

2. В каждую из пробирок добавьте определенное количество зародышевого раствора в ряду 2 мл, 1 мл, 0.5 мл, 0.25 мл, 0.125 мл и 0.06 мл. Перемешайте содержимое пробирок.

3. После перемешивания в каждую пробирку добавьте по 0.05 мл раствора NaOH. Продолжайте перемешивать еще 10 мин. В течение 1-10 мин развивается окраска от красной до зеленовато-серой с заметной опалесценцией.

4. Снимите спектр поглощения полученного коллоидного раствора в диапазоне 300-800 нм. В качестве раствора сравнения используйте воду.

5. Проанализируйте полосы плазмонного поглощения. Чем обусловлено присутствие двух максимумов в спектре наностержней?

6. Сделайте вывод о влиянии количества вводимого зародышевого раствора на длину формируемых наностержней серебра.

7. Проанализируйте литературные источники, посвященные разработке методик получения частиц серебра несферической формы. В отчете по этой работе приведите все просмотренные ссылки.

8. Для каких практических целей получают несферические частицы? Обладают ли они преимуществами перед сферическими частицами?