Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць

Бензофенон, адсорбований на поверхні поруватого кремнезему (силікагелю та мезопоруватих плівок SiO₂), а також прищеплений до полімерної матриці сульфополі(етер-етер)кетону, демонструє високу фотокаталітичну активність в процесі відновлення іонів срібла та утворення стабільного нанорозмірного колоїдн...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2004
Main Authors:	Крилова, Г.В., Єременко, Г.М., Смірнова, Н.П., Семіошко, В.Н., Корчев, А.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України 2004
Series:	Поверхность
Subjects:	Хімія поверхні кремнезему
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146375
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць / Г.В. Крилова, Г.М. Єременко, Н.П. Смірнова, В.Н. Семіошко, А. Корчев // Поверхность. — 2004. — Вип. 10. — С. 60-64. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-146375
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1463752025-02-23T18:13:25Z Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць Photochemical reduction peculiarities of silver ions on silica and polymer matrices modified with benzophenone Крилова, Г.В. Єременко, Г.М. Смірнова, Н.П. Семіошко, В.Н. Корчев, А. Хімія поверхні кремнезему Бензофенон, адсорбований на поверхні поруватого кремнезему (силікагелю та мезопоруватих плівок SiO₂), а також прищеплений до полімерної матриці сульфополі(етер-етер)кетону, демонструє високу фотокаталітичну активність в процесі відновлення іонів срібла та утворення стабільного нанорозмірного колоїдного срібла в водно-спиртовому розчині при опроміненні світлом з довжиною хвилі 253,7 нм. Досліджено спектри флуоресценції та фосфоресценції адсорбованого бензофенону. Benzophenone adsorbed on porous silica surface (silica gel and mesoporous SiO₂ films) and grafted to polymer matrix of sulfonated poly(ether-ether)ketone demonstrates a high photocatalytic activity in silver ions reduction and formation of stable nanosized colloidal silver in water-alcohol solution under the irradiation with 253,7 nm light. Adsorbed benzophenone fluorescence and phosphorescence spectra have been studied. 2004 Article Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць / Г.В. Крилова, Г.М. Єременко, Н.П. Смірнова, В.Н. Семіошко, А. Корчев // Поверхность. — 2004. — Вип. 10. — С. 60-64. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 2617-5975 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146375 541.183 uk Поверхность application/pdf Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Хімія поверхні кремнезему Хімія поверхні кремнезему
spellingShingle	Хімія поверхні кремнезему Хімія поверхні кремнезему Крилова, Г.В. Єременко, Г.М. Смірнова, Н.П. Семіошко, В.Н. Корчев, А. Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць Поверхность
description	Бензофенон, адсорбований на поверхні поруватого кремнезему (силікагелю та мезопоруватих плівок SiO₂), а також прищеплений до полімерної матриці сульфополі(етер-етер)кетону, демонструє високу фотокаталітичну активність в процесі відновлення іонів срібла та утворення стабільного нанорозмірного колоїдного срібла в водно-спиртовому розчині при опроміненні світлом з довжиною хвилі 253,7 нм. Досліджено спектри флуоресценції та фосфоресценції адсорбованого бензофенону.
format	Article
author	Крилова, Г.В. Єременко, Г.М. Смірнова, Н.П. Семіошко, В.Н. Корчев, А.
author_facet	Крилова, Г.В. Єременко, Г.М. Смірнова, Н.П. Семіошко, В.Н. Корчев, А.
author_sort	Крилова, Г.В.
title	Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць
title_short	Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць
title_full	Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць
title_fullStr	Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць
title_full_unstemmed	Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць
title_sort	особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць
publisher	Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
publishDate	2004
topic_facet	Хімія поверхні кремнезему
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/146375
citation_txt	Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць / Г.В. Крилова, Г.М. Єременко, Н.П. Смірнова, В.Н. Семіошко, А. Корчев // Поверхность. — 2004. — Вип. 10. — С. 60-64. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
series	Поверхность
work_keys_str_mv	AT krilovagv osoblivostífotohímíčnogovídnovlennâíonívsríblavprisutnostímodifíkovanihbenzofenonomkremnezemnihtapolímernihmatricʹ AT êremenkogm osoblivostífotohímíčnogovídnovlennâíonívsríblavprisutnostímodifíkovanihbenzofenonomkremnezemnihtapolímernihmatricʹ AT smírnovanp osoblivostífotohímíčnogovídnovlennâíonívsríblavprisutnostímodifíkovanihbenzofenonomkremnezemnihtapolímernihmatricʹ AT semíoškovn osoblivostífotohímíčnogovídnovlennâíonívsríblavprisutnostímodifíkovanihbenzofenonomkremnezemnihtapolímernihmatricʹ AT korčeva osoblivostífotohímíčnogovídnovlennâíonívsríblavprisutnostímodifíkovanihbenzofenonomkremnezemnihtapolímernihmatricʹ AT krilovagv photochemicalreductionpeculiaritiesofsilverionsonsilicaandpolymermatricesmodifiedwithbenzophenone AT êremenkogm photochemicalreductionpeculiaritiesofsilverionsonsilicaandpolymermatricesmodifiedwithbenzophenone AT smírnovanp photochemicalreductionpeculiaritiesofsilverionsonsilicaandpolymermatricesmodifiedwithbenzophenone AT semíoškovn photochemicalreductionpeculiaritiesofsilverionsonsilicaandpolymermatricesmodifiedwithbenzophenone AT korčeva photochemicalreductionpeculiaritiesofsilverionsonsilicaandpolymermatricesmodifiedwithbenzophenone
first_indexed	2025-11-24T06:30:19Z
last_indexed	2025-11-24T06:30:19Z
_version_	1849652223014862848
fulltext	Хімія, фізика та технологія поверхні. 2004. Вип. 10. С.60-64 60 УДК 541.183 ОСОБЛИВОСТІ ФОТОХІМІЧНОГО ВІДНОВЛЕННЯ ІОНІВ СРІБЛА В ПРИСУТНОСТІ МОДИФІКОВАНИХ БЕНЗОФЕНОНОМ КРЕМНЕЗЕМНИХ ТА ПОЛІМЕРНИХ МАТРИЦЬ Г.В. Крилова1, Г.М. Єременко1, Н.П. Смірнова1, В.Н. Семіошко1, А. Корчев2 1Інститут хімії поверхні НАН України вул. Ген. Наумова 17, 03164 Київ-164; e-mail: annerem@mail.kar.net 2Університет м. Обурн, США, Алабама 36849-5312; e-mail: korchan@auburn.edu Бензофенон, адсорбований на поверхні поруватого кремнезему (силікагелю та мезопоруватих плівок SiO2), а також прищеплений до полімерної матриці сульфополі(етер-етер)кетону, демонструє високу фотокаталітичну активність в процесі відновлення іонів срібла та утворення стабільного нанорозмірного колоїдного срібла в водно-спиртовому розчині при опроміненні світлом з довжиною хвилі 253,7 нм. Досліджено спектри флуоресценції та фосфоресценції адсорбованого бензофенону. Benzophenone adsorbed on porous silica surface (silica gel and mesoporous SiO2 films) and grafted to polymer matrix of sulfonated poly(ether-ether)ketone demonstrates a high photocatalytic activity in silver ions reduction and formation of stable nanosized colloidal silver in water-alcohol solution under the irradiation with 253,7 nm light. Adsorbed benzophenone fluorescence and phosphorescence spectra have been studied. Вступ Поєднання кремнезему з фотоактивними органічними сполуками дозволяє одержати гетерогенні фоточутливі матеріали, перспективні для використання в фотокаталізі, виробництві світлоперетворюючих матеріалів тощо [1], які можна застосувати для відновлення і видалення іонів перехідних металів з розчинів. Базовою для створення таких матеріалів може стати хімічна реакція відновлення бензофенону (БФ) ізопропіловим спиртом при опроміненні [2], яка сенсибілізує фотовідновлення іонів срібла, міді та інших металів [3, 7, 10]. Мета роботи полягає у пошуку можливості проведення реакції фотовідновлення іонів Ag+ з утворенням наночастинок срібла, з використанням кремнезему, сенсибілізованого до опромінення за допомогою адсорбції фотоактивних молекул БФ. Такі нанорозмірні частинки металів у розчинах і на твердих поверхнях мають особливі оптичні властивості, наприклад, велику нелінійну оптичну чутливість, підвищене поверхнею комбінаційне розсіювання тощо. Крім того, система SiO2-БФ може виявитись конкурентноздатною щодо добре відомого фотокаталітично активного матеріалу – діоксиду титану. Експериментальна частина В роботі використано силікагель марки SG-150Å Davisil (СГ) з питомою поверхнею 300 м2/г (Aldrich). Колоїдний кремнезем Du Pont Ludox AM-30 з питомою поверхнею 210- 230 м2/г (Aldrich) використовувався як антикоагулянт в розчині колоїдного срібла. Для mailto:annerem@mail.kar.net mailto:korchan@auburn.edu 61 створення поруватих плівок SiO2 методом золь-гель синтезу готували прекурсор на основі розчину тетраетоксісилану (ТЕОС) в присутності темплату – цетилтриметиламоній броміду (CTAB) (мольне співвідношення 1TEOS:0,1CTAB:0,02HCl:10H2O:5C2H5OH). Плівки наносили на скляну підкладинку за відомою методикою [4]. Плівки сульфополі(етер-етер)кетону [-O-C6H3(SO3H)-O-C6H4-CO-C6H4-]n (SPEEK), які містять прищеплену молекулу БФ, під дією світла реагують з фрагментом полівінілового спирту (ПВС), який присутній при одержанні плівки, з формуванням кетильного радикала відповідно до схеми: O* O O SO3Na n C H OH y OH O O SO3Na n OH y + + · · Адсорбцію бензофенону (Fluka) на SiO2 проводили з розчину в гексані (Fluka). Бензофенон очищали, двічі перекристалізовуючи з етанолу; ізопропанол (Merck, Uvasol) перед використанням був перегнаний. Спектри люмінесценції вакуумованих порошків СГ-БФ і плівок SPEEK вимірювали на спектрометрі СДЛ-2 ЛОМО. В фотокаталітичному експерименті опромінювали водні деаеровані розчини AgNO3 (чда, Реахим) лампою ПРК-1000 з основною довжиною хвилі 253,7 нм при постійному перемішуванні. Спектри розчинів колоїдного срібла записували на спектрометрі Lambda UV-Vis. Результати та їхнє обговорення Основна смуга бензофенону з максимумом поглинання 355 нм відповідає забороненому nπ* переходу в карбонільній групі, при якому молекула переходить у перший синглетний збуджений стан S1. Зворотній випромінювальний перехід S1 → S0 не є характерним для ароматичних кетонів, тому флуоресценія у цих сполук дуже незначна (φfl=10-6; τfl=10-11). Натомість відбувається перехід молекули в бірадикальний високореакційний триплетний стан, як показано на схемі енергетичних рівнів бензофенону і проміжних продуктів реакції (рис. 1). Перехід Т1→ S0 може бути як випромінювальним, так і без випромінювання. При наявності молекул донорів водню, бензофенон в триплетному стані захоплює атом водню з утворенням високореакційного кетильного радикала [8]. Спектр люмінесценції кристалічного бензофенону залежить від довжини хвилі збудження. При збудженні світлом (265 нм) спостерігається флуоресценція з розмитим максимумом в області 400 нм, при λзб = 345 нм з’являється структурний спектр фосфоресценції поряд із слабким піком флуоресценції з максимумом при 385 нм. При дослідженні адсорбції БФ на силікагелі ми встановили, що він досить добре утримується на його поверхні на рівні 10% від моношару. Однак взаємодія полярних С=О груп БФ з гідроксильованою поверхнею кремнезему супроводжується сильною безвипромінювальною дезактивацією триплета. Чіткі смуги в спектрі люмінесценції спостерігались лише у випадку SiO2 з вмістом БФ 2·10-4 моль/г при λзб = 260 нм (рис. 2), і супроводжувалися невеликим довгохвильовим зсувом. У випадку полімерного зразка, С=О 62 групи БФ перебувають в незв’язаному стані. Спектри люмінесценції БФ в цьому випадку складаються головним чином з фосфоресценції (рис. 3). S1 lзб = 355 нм S0 бензофенон бензофенон кетил радикал D1 D0 T1 kST kTS kTD lзб = 532 нм lfl lph Рис. 1. Енергетичні рівні бензофенону і проміжних продуктів реакції. 400 450 500 550 600 0 500 1000 1500 2000 2500 Ін те нс ив ні ст ь, в ід н. од . l, нм 350 400 450 500 550 600 0 100 200 300 400 500 600 Ін те нс ив ні ст ь, в ід н. од . l, нм Рис. 2. Спектр люмінесценції 2·10-4 моль/г БФ на силікагелі (λзб=260 нм) Рис. 3. Спектр люмінесценції плівки SPEEK (λзб=345 нм) 300 350 400 450 500 550 600 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 ча с оп ро мі не нн я 1800 с 900 с 600 с 480 с 120 с 50 с 20 с 0 с А l, нм 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 t, c A 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0 10 20 30 40 50t, c A Рис. 4. Спектри поглинання реакційної суміші після фотолізу на плівках SiO2 з адсорбованим БФ в залежності від часу опромінення. Рис. 5. Кінетика формування колоїдного Ag при опроміненні розчину світлом 253,7 нм в присутності плівок SiO2-БФ. 63 Одержані зразки силікагелю та SPEEK плівок, модифікованих БФ досліджено в фотохімічній реакції відновлення іонів срібла в водному розчині при опроміненні ртутною лампою. На рис. 4-6 можна прослідкувати збільшення оптичної густини на λ = 410 нм, що відповідає збільшенню кількості наночастинок срібла при опроміненні світлом з λ=253,7 нм на порошках та плівках SiO2, модифікованих БФ, та на полімерних плівках SPEEK. Спектри розчинів нанорозмірного срібла після опромінення в системі СГ-БФ аналогічні зображеному на рис. 4, однак ефективність відновлення Ag+ в присутності порошків силікагелю дещо більша, ніж модифікованих поруватих плівок SiO2. 400 450 500 550 600 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 ча с оп ро м ін ен ня , с ек . 70с 60с 50с 46с 40с 35с 30с 25с 20с 15с 10с 5с 0с А l, нм 400 450 500 550 1000 2000 2 1 Ін те нс ив ні ст ь, в ід н. од . l, нм Рис. 6. Спектри поглинання реакційної суміші після фотолізу Ag+ іонів на плівках SPEEK в залежності від часу опромінення. Рис. 7. Спектри люмінесценціЇ плівок при λзб = 265 нм: 1 - 10 % SPEEK-ПВС (без срібла); 2 - 10% SPEEK-ПВС + 0,1 M Ag+. Крім того, як і у випадку розчину БФ [2], у системі СГ-БФ триває певний період ініціювання утворення наночастинок, який відсутній у системі з поруватими плівками. Однак недоліком цих плівок є велика дисперсія наночастинок за розміром, на що вказують доволі широкі смуги поглинання (рис. 4). З рис. 6 видно, що опромінення плівок SPEEK вже при λ=340 нм спричиняє ефективне утворення наночастинок Ag. В аналогічному досліді з системою СГ-БФ відновлення було більш повільним, імовірно, через сильну дезактивуючу дію поверхні SiO2 на карбонільну групу. Участь триплетного (фосфоресцентного) стану БФ в реакції з іонами срібла виразно видно з рис. 7, де смуга триплетного випромінювання зникає після контакту плівки полімера SPEEK з розчином Ag+. Аналогічна залежність відзначалась в роботі [3]. На підставі викладеного, аналогічно [5, 6], можна запропонувати механізм реакції, що враховує збудження триплетного стану на карбонільній групі бензофенону, відрив атома водню від молекули ізопропілового спирту, гасіння триплету іонами срібла з відновленням до металу і утворенням наночастинок. Висновки Виявлено фотокаталітичне формування стабільних колоїдів срібла в гетерогенних системах на основі кремнезему, а також полімера сульфополі(етер-етер)кетону, що містять бензофенон, в присутності ізопропілового спирту, при опроміненні світлом з довжиною хвилі 254 нм і 350 нм у деаерованому 1% колоїдному розчині кремнезему. Спектри люмінесценції кремнезему та полімера, модифікованих молекулами БФ, в присутності іонів срібла, відповідають участі триплетного стану бензофенону у фотокаталітичному відновленні іонів металу. Запропоновано механізм сенсибілізованого фотокаталітичного 64 відновлення металів в присутності SiO2-БФ плівок і порошків. Виявлено залежність швидкості фотореакції від енергії опромінення та від природи фотоактивного субстрату. Література 1. Eremenko A., Smirnova N., Spanhel L., Rusina O., Linnik L., Eremenko T.B., Rechthaler K. Photophysical properties of organic fluorescent probes on nanosized TiO2 /SiO2 systems preparated by sol-gel method // J. Mol. Struct. – 2000. – V. 553, N 1-3. – P.1-7. 2. Yankov P., Nickolov Z., Zhelyaskov V. Fluorescence of benzophenon ketyl radical: solvent effects // J. Photochem. Photobiol. – 1988. – V. 47. – P.155-165. 3. Kometani N., Doi H., Asami K., Yonezawa Y. Laser flash photolysis study of the photochemical formation of colloidal Ag nanoparticles in the presence of benzophenone // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2002. – V. 101. – P.5142-5147. 4. Smirnova N., Eremenko A., Rusina O., Hopp W., Spanhel L. Synthesis and characterization of photocatalytic porous Fe3+/TiO2 layers on glass // J. Sol-Gel Sci. Techn. – 2001. – V. 21. – P.109-113. 5. Yonezawa Y., Sato T., Ohno M., Hada H. Photochemical formation of colloidal metals // J. Chem. Soc., Faraday Trans. – 1987. – V. 83. – P.1559-1567. 6. Yonezawa Y., Sato T., Kuroda Sh. Photochemical formation of colloidal silver: peptizing action of acetone ketyl radical // J. Chem. Soc., Faraday Trans. – 1991. – V. 87. – P.1905-1910. 7. Sato T., Maeda N., Ohkoshi H., Yonezawa Y. Photochemical formation of colloidal silver in the presence of benzophenone // Bull. Chem. Soc. Japan. – 1994. – V. 67. – P.3165-3171. 8. Turro N. Modern Molecular Photochemistry. CA: The Benjamin-Cummings Publishing Co., 1978. – 727 p. 9. Horie K., Ando H., Mita I. Mechanism of photoreaction of benzophenone in polyvinylalcohol // Macromolecules. – 1987. – V. 20. – P.54-58. 10. Kapoor S., Palit D.K., Mukherjee T. Preparation, characterization and surface modification of Cu metal nanoparticles // Chem. Phys. Lett. – 2002. – V. 355. – P.383-387. УДК 541.183 УДК 541.183 ОСОБЛИВОСТІ ФОТОХІМІЧНОГО ВІДНОВЛЕННЯ ІОНІВ СРІБЛА В ПРИСУТНОСТІ МОДИФІКОВАНИХ БЕНЗОФЕНОНОМ КРЕМНЕЗЕМНИХ ТА ПОЛІМЕРНИХ МАТРИЦЬ Вступ Висновки Література

Особливості фотохімічного відновлення іонів срібла в присутності модифікованих бензофеноном кремнеземних та полімерних матриць

Institution

Similar Items