Водорастворимые полимерные нанокомпозиты с наночастицами серебра

Полимерные нанокомпозиты с наночастицами серебра являются перспективными для медицины, оптоэлектроники, нанофотоники вследствие уникальных свойств серебра в наноразмерном состоянии и многофункциональности полимерной матрицы [1-4]. Ранее установлено, что (со)полимеры 1-винил-1,2,4-триазола являются эффективными стабилизаторами наночастиц серебра [5, 6]. В настоящей работе представлены результаты по синтезу новых полимерных нанокомпозитов с наночастицами серебра, стабилизированными сополимером 1-винил-1,2,4-триазола с натриевой солью винилсульфоновой кислоты.

Экспериментальная часть

Синтез сополимера 1-винил-1,2,4-триазола (ВТ) с натриевой солью винилсульфоновой кислоты (Na-ВСК) проводили в условиях радикального инициирования под действием азобисизобутиронитрила (АИБН) в водной среде при экви-мольном соотношении мономеров в атмосфере аргона при 60°С в течение 8 ч.

Синтез нанокомпозитов: к водному раствору сополимера ВТ–Na-ВСК (4,6 ммоль) добавляли водный раствор AgNO 3 (0,2 ммоль), интенсивно перемешивали в течение 30 мин при комнатной температуре, затем добавляли NaBH 4 (0,4 ммоль) и продолжали перемешивать 8 ч. Варьировали мольное соотношение сополимера и AgNO 3 (40:1, 20:1, 10:1). Композиты очищали с помощью диализа и подвергали лиофильной сушке. Полученные нанокомпозиты представляют собой порошки темно-коричневого цвета с содержанием серебра 2,4-9,5%.

Элементный анализ выполняли на приборе Flash EA 1112. ИК-спектры снимали на спектрометре Bruker Vertex 70. Спектры 1H ЯМР регистрировали на приборе Bruker DPX-400. Содержание серебра определяли на атомноабсорбционном спектрометре Perkin Elmer модель AAnalyst 200. УФ-спектры записывали на спектрофотометре Perkin Elmer Lambda 35 UV/VIS. Электронные микрофотографии получали на просвечивающем электронном микроскопе Leo 906E.

Результаты и обсуждение

Радикальной сополимеризацией ВТ с Na-ВСК, протекающей по схеме [7]:

АИБН

60oC, 8 ч

с выходом 67% синтезирован сополимер в виде порошка белого цвета, хорошо растворимый в воде, ДМФА, ДМСО. По данным элементного анализа и ¹H ЯМР-спектроскопии макромолекулы сополимера состоят из 56 и 44 мол.% звеньев ВТ и Na-ВСК, соответственно. В ИК-спектре сополимера имеются полосы поглощения (см^-1) валентных и деформационных колебаний триазольного цикла: 1507, 1435, 663 (C-N, C=N), 1275 (N-N) и 1139, 1003 (C-H) и валентных колебаний звеньев сульфонатной группы: 1181 (SO 3 ) и 1039 (S=O).

Нанокомпозиты синтезировали методом химического восстановления ионов серебра из нитрата серебра боргидридом натрия в водном растворе сополимера ВТ–Na-ВСК. При варьировании мольного соотношения сополимера и AgNO 3 (40:1, 20:1, 10:1) получены водорастворимые нанокомпозиты в виде порошков темно-коричневого цвета с содержанием серебра от 2,4 до 9,5%. В электронных спектрах нанокомпозитов появляется полоса плазмонного поглощения с максимумом в области 418 нм, характерная для нуль-валентного серебра в нанораз-мерном состоянии (рис.).

Рис. УФ-спектр поглощения, электронная микрофотография нанокомпозита и диаграмма распределения наночастиц серебра в полимерной матрице

По данным просвечивающей электронной микроскопии, наночастицы серебра распределены во всем объеме полимерной матрицы и имеют размеры от 2 до 14 нм. Нанокомпозиты обладают термостойкостью до 250 ° С.

Полученные новые водорастворимые серебросодержащие нанокомпозиты на основе сополимера 1-винил-1,2,4-триазола с натриевой солью винилсульфоновой кислоты являются перспективными для разработки биосовместимых антисептических материалов медико-биологического назначения.

Основные результаты получены с использованием материально-технической базы Байкальского аналитического центра коллективного пользования СО РАН.