5.3 N ANOREAKTOR
5.3.3 CdS nanorészecskék előállítása Synperonic A7–víz rendszerben
Az előző pontban bemutattam, hogy a kétértékű réz, ill. kadmium ionok a liposzómák rétegeinek eltávolodásához vezet. Limitált méretük alapján a keletkezett rések („gap-ek”) nanorészecskék előállítására nanoreaktorokként hasznosíthatók. C. Tao és munkatársai réteges szerkezetű tenzid vizes rendszerben állítottak elő néhány nanométer vastag lemezes formájú CdS kristályokat. [242]. Az alaprendszer 2,5 – 5,0 nm periodicitással rendelkezett, míg a CdS termék kiterjedése több száz nanométer volt, ami arra mutat, hogy a rendszer, mint nanoreaktor a részecskék vastagságát határolta le. Az előző pontban ismertetett tapasztalatokat felhasználva a CdS nanorészecskék előállítását Synperonic A7–víz rendszerben tanulmányoztam [243]. A rendszert Cd(NO3)2 vizes oldatával készítettem olyan módon, hogy a Synperonic A7 („SynA7”) tenzid átlag móltömegét32 figyelembe véve a Cd2+/SynA7= 0,01 ill. 0,05 (mol/mol) legyen. A 16. ábrán bemutatott fázisdiagramra utalok, amely alapján a SynA7-re nézve 70, 80 és 90 tömegszázalékos rendszereket preparáltam, így lamellákat és micellákat tartalmazó fázisokat nyertem. A hexagonális fázist (amelyben 25°C-on a tenzid k25°C-oncentrációja 30 és 55% között van) nem vizsgáltam, mert ebben a vizes régió összefüggő és így a rendszer nanoreaktorként való alkalmazását nem tartottam valószínűnek.
A 70 és 80 %-os összetétellel a tenzid koncentrációjának a hatását, a 90%-os inverz micellás rendszerrel az alapmátrix térformájának befolyását kívántam megfigyelni. A kadmiumsó hozzáadása a rendszerhez nem járt lényeges változással, amit morfológiai valamint szinkrotronnál kivitelezett kisszögű röntgenszórásos mérésekkel kontrolláltunk. Ennek igazolására először a Cd2+/SynA7= 0,01 és 0,05 mólarányú rendszerekről készített
32 átlagos mótömeg: 522 g/mol
0 4 8 12
150 nm 6~7 nm
fagyasztvatöréses képeket mutatom be. Laterálisan nagy kiterjedés figyelhető meg az elektronmikroszkópos képe
intenzív keverés csökkentette, ami a Cd
Pihentetés után – még a nagyobb koncentráció Cd tapasztalható a rétegek szétcsatolódása.
123. ábra A Synperonic A7 („
morfológiája a Cd2+/SynA7= 0,01 és 0,05 mólarányú esetekben.
intenzív keveréssel járó mintakészítés után, ,a nagyobb konc történt a kvencselés)
A rendszerhez (NH4)2S vizes oldatát adtam kétszeres sztöchi koncentrációban, hogy a rendszer felhígulásá
tapasztalatok alapján a SynA7
legnagyobb hatást. Ha a „pihentetett” SynA7 a reagenst, akkor nagyobb méret
kevertetés közben gyorsan adagoltuk
keletkeztek. A részecskék méretének alakulását szemmel is követhettük. Nagyobb részecskék esetében „kadmium sárga” szín következménye. Ezt a rögtön érzékelhet
ábrán mellékelem a rendszerb elektronmikroszkópos fényképet
fagyasztvatöréses képeket mutatom be. Laterálisan nagy kiterjedésű lemezes szerkezet elektronmikroszkópos képeken. Az összefüggő domének kiterjedését az intenzív keverés csökkentette, ami a Cd2+/SynA7= 0,01 arányú rendszernél megfigyelhet
még a nagyobb koncentráció Cd2+/SynA7=0,05 esetén sem tapasztalható a rétegek szétcsatolódása.
A7 („SynA7”)- Cd(NO3)2 rendszer fagyasztvatöréssel megfigyelt /SynA7= 0,01 és 0,05 mólarányú esetekben. (a kisebb koncentrációnál az intenzív keveréssel járó mintakészítés után, ,a nagyobb koncentrációnál pedig pihentetés után
S vizes oldatát adtam kétszeres sztöchiometrikus mennyiségben, olyan koncentrációban, hogy a rendszer felhígulásával járó adagolás ne okozzon fázisváltozást. A n a SynA7-víz rendszerhez történő adagolás módja váltotta ki a legnagyobb hatást. Ha a „pihentetett” SynA7-víz rendszerhez óvatos kevertetés közben adtam a reagenst, akkor nagyobb méretű részecskék keletkeztek. Evvel szemben, ha intenzív
gyorsan adagoltuk az (NH4)2S-ot, akkor kisebb méretű
keletkeztek. A részecskék méretének alakulását szemmel is követhettük. Nagyobb részecskék esetében „kadmium sárga” szín keletkezett, míg a kisebb méret kialakulását
) szín megjelenése kísérte.
mérőhelyen történő adagolásával CdS részecskéket „frissen”
. A szórási képek minden esetben tartalmaztak Bragg gyű ű
domének jelenlétének volt a bizonyítéka. A CdS részecskéket tartalmazó pén - a kisebb szórási változó tartományában
szórás jelent meg, ami a kompakt, nagy elektronsűrűségű részecskék megjelenésének a rögtön érzékelhető változást mutatom be a 124. ábra
ábrán mellékelem a rendszerből elkülönített CdS részecskékr yképet is.
ű lemezes szerkezet ő domének kiterjedését az /SynA7= 0,01 arányú rendszernél megfigyelhető.
/SynA7=0,05 esetén sem – volt
rendszer fagyasztvatöréssel megfigyelt (a kisebb koncentrációnál az entrációnál pedig pihentetés után
metrikus mennyiségben, olyan adagolás ne okozzon fázisváltozást. A adagolás módja váltotta ki a víz rendszerhez óvatos kevertetés közben adtam részecskék keletkeztek. Evvel szemben, ha intenzív ot, akkor kisebb méretű nanorészecskék keletkeztek. A részecskék méretének alakulását szemmel is követhettük. Nagyobb részecskék keletkezett, míg a kisebb méret kialakulását citromsárga –
adagolásával CdS részecskéket „frissen”
. A szórási képek minden esetben tartalmaztak Bragg gyűrűket, amelyek a A CdS részecskéket tartalmazó a kisebb szórási változó tartományában - intenzív kisszögű részecskék megjelenésének a . ábra segítségével. Az l elkülönített CdS részecskékről készített
124. ábra A CdS megjelenésével járó erős kisszögű szórás megjelenése a kétdimenziós detektoron. A jobboldali betétábrán a CdS nanorészecskékről készített TEM felvétel látható.
A Synperonic A7-víz, a Synperonic A7-Cd(NO3)2-víz, valamint a reagens hozzáadása után CdS-ot is tartalmazó rendszerek kisszögű szórásgörbéit szinkrotron mérőállomáson határoztuk meg [243]. A lamellás (80%) és az inverz hexagonális (90%) fázisok szerkezetét 25°C-on tanulmányoztuk a Cd2+/SynA7= 0,05 mólarány esetében. A SAXS görbéket a 125.
ábrán mutatom be. A megfigyelt szórási változó tartományban33 a lamellás fázishoz tartozó Bragg reflexiók két rendben tűnnek fel. Ez azt igazolja, hogy a diffrakciós jelleg hangsúlyos (hasonlóan a 17. ábrán bemutatott alapgörbéhez), következésképpen rendezett rétegszerkezetnek kell jelen lennie. A Synperonic A7-víz és a Synperonic A7-Cd(NO3)2-víz rendszereket összehasonlítva azt állapíthatjuk meg, hogy a Cd2+ ion jelenléte nem okozott változást sem a rétegek pakolódásában (annak szabályos vagy nem szabályos jellegét nem befolyásolta), sem a periódustávolság értékében (125. ábra, baloldali betétábra). Az inverz micellás rendszer esetében a szórási görbék alakja lényegesen megváltozott. Az éles Bragg csúcsok helyett diffúz csúcsalak (korrelációs csúcs) jelent meg. Magasabb rendű reflexiók megfigyelését a korlátozott q mérési tartomány nem biztosította (125. ábra, jobboldali betétábra). A CdS jelenléte esetében mindkét fázis szórási képén – az ismertetett kétdimenziós detektor kijelzésének megfelelően – erős kisszögű szórás lépett fel, ami a szórásváltozó kezdeti tartományában volt megfigyelhető.
33 A Cd karakterisztikus K élének megfelelő energia értékéből következően a qmin értéke nő, a szokásos 10 keV energiánál adódó qmin-hoz képest.
100 nm
125. ábra A Synperonic A7-víz, a Synperonic
rendszerek kisszögű szórásgörbéi az alaprendszer két fázisállapotában Ennek, a CdS részecskékből származó er
anomális technika alkalmazása.
ASAXS görbék meghatározásához jutottunk. Az ASAXS változatait a mutatom be a 126
126. ábra A CdS nanorészecske görbéi. A betétábrákon a kisszög
megfelelően, a növekvő energiával az intenzitás csök
A szeparált görbe alakja eltér a
nanorészecskék szórásának felel meg, hasonlatosan a vezikulákban képz esetében megfigyelt esethez (5.3.2
a tenzid rendszertől. A szeparált ASAXS görbék alapján átlagosan 8 monoform, közel gömb alakú részecskék keletkeztek.
réteges és micellás rendszerben el mértékben nem különbözött egymástól.
réteges
víz, a Synperonic A7-Cd(NO3)2-víz, valamint CdS szórásgörbéi az alaprendszer két fázisállapotában
ől származó erős kisszögű szórásnak az analízisét teszi
nika alkalmazása. A rendszer szórását több energián meghatároztuk és így az ASAXS görbék meghatározásához jutottunk. Az ASAXS görbéket, valamint azok szeparált
126. ábrán.
nanorészecske tartalmú vizes Synperonic A7 rendszer anonomális szórási . A betétábrákon a kisszögű tartomány van kinagyítva. Ezeken az anomális effektusnak
energiával az intenzitás csökkenése figyelhető meg.
A szeparált görbe alakja eltér az ASAXS görbék alakjától, az dominánsan a CdS nanorészecskék szórásának felel meg, hasonlatosan a vezikulákban képző
5.3.2 pont). A CdS nanorészecskék könnyűszerrel elválaszthatók A szeparált ASAXS görbék alapján átlagosan 8
alakú részecskék keletkeztek. Az eddigi mérési eredmények alapján a réteges és micellás rendszerben előállított nanorészecskék mérete és eloszlása
mértékben nem különbözött egymástól.
inverz hexagonális
valamint CdS-ot tartalmazó
analízisét teszi lehetővé az ghatároztuk és így az görbéket, valamint azok szeparált
rendszer anonomális szórási tartomány van kinagyítva. Ezeken az anomális effektusnak
meg.
z ASAXS görbék alakjától, az dominánsan a CdS nanorészecskék szórásának felel meg, hasonlatosan a vezikulákban képződött részecskék űszerrel elválaszthatók A szeparált ASAXS görbék alapján átlagosan 8-10 nm átmérőjű, Az eddigi mérési eredmények alapján a állított nanorészecskék mérete és eloszlása lényeges
5.3.4 Rúd alakú CdS nanorészecskék előállítása Synperonic