Киця А. Р. Кінетика формування Ag-, Cu- та Ni-вмісних наночастинок у розчинах

Дисертаційна робота присвячена дослідженню кінетичних та термодинамічних закономірностей формування моно- та біметалевих наночастинок з метою встановлення механізмів їх формування. На основі порівняння результатів комплексного експериментального дослідження кінетики формування наночастинок срібла, міді та нікелю в розчинах за умов їх гомогенної нуклеації проведено порівняльний аналіз можливості використання різних варіантів псевдо-гомогенних кінетичних схем Фінке-Ватзкі для опису процесів нуклеації, росту та агрегації частинок. Вперше виявлені кореляції між спостережуваними константами швидкостей нуклеації, росту та агрегації і полідисперсністю отримуваних наночастинок. На основі співставлення активаційних параметрів нуклеації і росту наночастинок з редокс-потенціалами відповідних металів показано, що зародження нової фази лімітується хімічним процесом відновлення іонів металів. Вперше проведено молекулярне моделювання елементарних стадій утворення кластеру Ag4 і встановлено, що термодинамічна ймовірність ступеневого формування критичного зародка срібла шляхом приєднання іона срібла до зростаючого незарядженого кластера з подальшим відновленням поліатомного катіона Agn+ є вищою порівняно з асоціацією незаряджених атомів Ag0. Запропонована кінетична модель формування наночастинок металів за умов їх гомогенної нуклеації, яка враховує стадію утворення зародків і на її основі вперше виведені рівняння для розрахунку концентрації утворюваних частинок та їх розмірів за значеннями спостережуваних констант швидкостей нуклеації і росту. На основі детального аналізу кінетичних закономірностей відновлення Ag+ гідразином у водних розчинах запропоновано механізм росту AgNPs та розрахувані константи швидкостей елементарних стадій процесу. Вперше досліджена кінетика формування наночастинок нікелю відновленням Ni(OH)2 гідразином у розчинах етиленгліколю і запропонований ме¬ханізм формування наночастинок нікелю в гетерогенних системах. Досліджена кінетика формування біметалевих наночастинок Ni-Co і показано, що швидкість нуклеації Ni-Co-NPs визначається концентрацією Ni(OH)2, а швидкість росту – концентрацією Co(OH)2. Досліджена кінетика контактного відновлення іонів срібла на поверхні NiNPs і запропонована кінетична модель процесу. Встановлено, що моно- та біметалеві наночастинки на основі нікелю є здатними до електрохімічного наводнення та демонструють суттєву розрядну ємність. Досліджено каталітичну активність Ni-Co-NPs в процесі генерування водню гідролізом NaBH4. Досліджена антимікробна активність AgNPs. Показано перспективність застосування моно- та біметалевих наносистем як додатків до мастильних середовищ.