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 проекта 22-23-00122

НазваниеЭлектросинтез нанокомпозитов наночастиц металлов с макроциклическими органическими соединениями

Руководитель Фазлеева Резеда Ринатовна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" , Республика Татарстан (Татарстан)

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-402 - Электрохимия и коррозия металлов

Ключевые слова Электросинтез, Медиатор, Наночастицы металлов, Серебро, Палладий, Нанокомпозит, Макроцикл, Псевдоротоксан, Метилвиологен, Циклобис(паракват-п-фенилен), Катализ, Поли(N-винилпирролидон)

Код ГРНТИ31.15.33

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В последние десятилетия наноматериалам уделяется особое внимание со стороны научного сообщества. Исследователи различных специальностей более 50 стран ведут разработки в области нанотехнологий, и с каждым годом число публикаций по этой тематике растет в геометрической прогрессии. Такой чрезвычайный интерес обусловлен реальной возможностью применения уникальных свойств материалов в наносостоянии в разнообразных областях науки и техники. Значительное место среди нанообъектов занимают наночастицы металлов и нанокомпозиты на их основе. Получено множество представителей данной группы наночастиц, и каждый из них обладает своими неповторимыми особыми свойствами, так как эти свойства определяются множеством факторов: размером, формой, составом, структурой, и даже технологией получения. Поэтому дизайн и синтез новых типов нанокомпозитов с наночастицами металла строго контролируемой морфологии является актуальной задачей современной нанонауки, направленной на получение в конечном итоге наноматериалов с уникальными полезными свойствами. На сегодняшний день существует множество синтетических подходов получения наночастиц металлов и их нанокомпозитов, но каждая из них имеет свои преимущества и свои недостатки. К тому же классические, общеизвестные методы не всегда могут быть приемлемы для успешного синтеза нанокомпозитов нового типа. Поэтому необходимо осуществлять поиск новых путей синтеза, которые будут эффективными, экономически выгодными, экологически привлекательными и технологически легко осуществимыми. Проект направлен на выполнение первого основополагающего этапа более широкой программы электросинтеза совершенно нового типа гибридных (органо-неорганических) нанокомпозитов наночастиц металлов с электроноакцепторными макроциклическими соединениями, имеющих псевдоротаксановое, полипсевдоротаксановое, ротаксановое и катенановое строение. Такого типа системы в мире еще не получены, и предвидеть совокупность физических, химических, биологических и биомедицинских свойств, а, соответственно, и последующее их применение не представляется возможным. Но все же, некоторые свойства просматриваются уже сегодня. Псевдоротаксаны и полипсевдоротаксаны могут применяться для получения наночастиц металлов строго заданного размера и формы, для создания редокс-переключаемых систем, в качестве эффективных псевдогомогенных нанокатализаторов. Катенаны могут представлять собой молекулярные машины с электрохимическим двигателем. В рамках данного проекта мы планируем получить нанокомпозит псевдоротаксановой структуры, в котором наночастицы серебра и палладия находятся в полости макроцикла циклобис(паракват–п-фенилена). Синтез данного нанокомпозита будет осуществлен новым разработанным нами методом медиаторного электросинтеза наночастиц металлов в объеме раствора, который был неоднократно апробирован в синтезе наночастиц различных металлов. Изначально предполагается, что макроцикл будет выполнять функцию медиатора: виологеновые фрагменты макроцикла будут непосредственно восстанавливаться на электроде, образующиеся катион-радикалы виологеновых фрагментов будут восстанавливать ионы металла до металла(0) в объеме раствора. Электронодонорные атомы металла(0) будут мгновенно связываться электроноакцеторным макроциклом. Наночастица металла в полости будет формироваться по технологии «снизу вверх» путем последовательного добавления атома металла к связанным в полости зародышам металла. При этом зародыши металла в полости макроциклов будут расти с одинаковой скоростью для всех частиц нанокомпозита, а поскольку циклобис(паракват–п-фенилен) имеет жесткую структуру, то в результате ожидаем получить монодисперсные нанокомпозиты с наночастицей металла строго заданной формы и размера. Предложенный метод медиаторного элетросинтеза наночастиц металлов в объеме раствора обладает рядом преимуществ перед широко используемым химическим методом. Главным из них является то, что роль восстановителя играет электрический ток, который после целевого процесса не дает отходов в виде окисленных продуктов. Медиатор используется в каталитических количествах, в ходе реакции не расходуется и может быть использован многократно. Генерирование ионов металла в ходе бездиафрагменного электролиза за счет растворения металла анода позволит избежать восстановления ионов металла непосредственно на электроде, а также соблюсти полный баланс между количеством генерированных ионов металла и количеством генерированного восстановителя. Конечным результатом такого электролиза будет переход металла из анода в раствор в виде наночастиц. Таким образом, данный метод в большей степени соответствует принципам «зеленой химии». Размер, состав, форма полученных частиц будут исследованы методами циклической вольтамперометрии, динамического светорассеяния, спектроскопии УФ и видимой области, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии с элементным анализом, порошковой рентгеновской дифракции. Предполагается, что полученные нанокомпозиты будут обладать каталитическими свойствами. Планируется изучить их каталитическую активность в практически важных реакциях восстановления нитроароматических соединений.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---