AP08957241 – Разработка полимер-металлических мультислойных нанокатализаторов
Целью настоящего проекта является разработка мультислойных полимер-металлических нанокомпозитов методом послойной сборки функциональных полимеров для применения их в катализе.
Актуальность: Большой научно-практический интерес представляет синтетические полиамфолиты способные существовать в различных конформационных и фазовых состояниях, в зависимости от изменения температуры, рН среды, типа и концентрации низкомолекулярной соли, термодинамического качества растворителя. Представители полностью заряженных макромолекул – сильнозаряженные полиамфолиты состоят из заряженных катионных и анионных мономеров и имеют свойства сохранять заряды в широком диапазоне значений рН. Поведение сильнозаряженных полиамфолитов зависит от состава сополимеров и распределения мономерных звеньев. Присутствие постоянных зарядов способствует эффективному связыванию ионы металлов, красителей и ПАВ. Сополимеры натриевой соли 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната (АМПСNa) и (3-акриламидопропил) триметиламмония (АПТАХ) являются типичными представителями сильнозаряженных полиамфолитов, которые относятся менее изученным полимерам. Исследование последних лет показывают, что использование в качестве мономера АМПСNa и АПТАХ позволяют синтезировать полимерные матрицы с уникальными свойствами. О значимости исследований полимеров на основе АМПСNa и АПТАХ свидетельствуют ряд исследований, посвященных нанокомпозитным материалам. Обзор литературных данных показывают, что исследования по комплексообразованию сильнозаряженных полиамфолитов с ионами металлов, тем более получение мультислойных каталитических пленок методом LbL, исследованы недостаточно и публикаций носят эпизодический характер. Таким образом, несмотря на широкий ассортимент полиэлектролитов, не все потенциально применимые полимеры для получения LbL используются для получения мультислойных нанокатализаторов.
Научный руководитель: Доктор химических наук , Профессор, Селенова Багадат Саматовна
Полученные результаты: В данной работе методом радикальной полимеризации были синтезированы гомополимеры на основе сильнозаряженных мономеров APTAC и PAMPS, структура которых подтверждена методами ИК-Фурье и ЯМР-спектроскопии. Исследования потенциометрическими, кондуктометрическими и вискозиметрическими методами показали возможность комплексообразования PAMPS с ионами меди и палладия, при этом установлено оптимальное мольное соотношение 1:4. Выявлено, что образование полимерметаллических комплексов сопровождается снижением вязкости растворов за счет формирования координационных связей. Были получены нанокомплексы PEI-CuNPs и PEI-PdNPs, определены их размерные характеристики и дзета-потенциал. На их основе сформированы мультислойные пленки методом послойного осаждения, при этом установлены оптимальные условия формирования и рост слоев при увеличении времени адсорбции. Морфологические исследования показали однородную структуру пленок с низкой шероховатостью и равномерным распределением сферических наночастиц. Установлено, что полученные мультислои обладают каталитической активностью и могут быть использованы в качестве перспективных нанокатализаторов.
Список публикаций с ссылками на них
- Selenova B.S., Ayazbayeva A.Ye., Shakhvorostov A.V., Kabdrakhmanova S.K., Nauryzova S.Z., Kudaibergenov S.E. Preparation and study of the physicochemical characteristics of multilayer polymer composites based on poly(ethyleneimine)-stabilized copper nanoparticles and poly(sodium 2-acrylamide-2-methyl-1-propanesulfonate) // Chemical Bulletin of Kazakh National University. – 2021. – Issue 3. – P. 22–31. – DOI: https://doi.org/10.15328/cb1235