Експериментальне і теоретичне дослідження механізму формування срібних нанокластерів у реакції відновлення Ag⁺-йона 1,2-дигідроксиантрахіноном

Abstract

Досліджено стехіометрію реакції відновлення Ag⁺-йонів 1,2-дигідроксиантрахіноном (алізарином) у лужному середовищі. Ця реакція може розглядатися як модельна по відношенню до вивчених раніше процесів одержання срібних наночастинок з використанням синтетичних фульвокислот в якості відновника. Запропоновано гіпотетичний механізм утворення первинного металокластера, що відповідає знайденій стехіометрії, і проведено спектроскопічне дослідження процесу формування нанокластерної системи в ультрафіолетовій та видимій ділянках спектру. Для обгрунтування цього механізму виконано квантово-хімічні розрахунки ряду структур, що відповідають початковим стадіям процесу, за методом теорії функціоналу густини (ТФГ) у базисі LANL2DZ з імплементацією функціоналу B3LYP, який дає структуру та енергетику молекул з хімічно значимою точністю.

Исследована стехиометрия реакции восстановления Ag⁺-ионов 1,2-дигидроксиантрахиноном (ализарином) в щелочной среде. Эта реакция может рассматриваться как модельная по отношению к изученным ранее процессам получения серебряных наночастиц с использованием синтетических фульвокислот в качестве восстановителя. Предложен гипотетический механизм образования первичного металлокластера, согласующийся с найденной стехиометрией и проведено спектроскопическое исследование процесса формирования нанокластерной системы в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Для обоснования этого механизма выполнены квантово-химические расчеты ряда структур, отвечающих начальным стадиям процесса, с использованием метода теории функционала плотности (ТФП) в базисе LANL2DZ с имплементацией функционала B3LYP, который дает структуру и энергетику молекул с химически значимой точностью.

Reaction stoichiometry of Ag⁺-ions reduction with use of modelling compound 1,2-dihydroxyantraquinon (alizarine) as a reducing agent in the alkaline medium is investigated. This reaction is considered to be modelling in respect to the earlier studied processes of the silver nanoparticle production with the use of synthetic fulvic acids in the quality of reducing agents. The hypothetical mechanism of the primary metallic cluster formation is proposed, that corresponds to the found stoichiometry. Spectroscopic research in the UV-visible region of the reaction process of the nanocluster formation is performed. For support of the proposed mechanism of the primary silver cluster formation the quantum-chemical calculations of some structures, which simulate the initial stages of process, are carried out. The density functional theory (DFT) method with the B3LYP functional and the LANL2DZ basis set are implemented, which usually provides structure and energy of molecules with chemically significant accuracy.