Сравнение способов получения сферических наночастиц магнетита в полисахаридных оболочках

Abstract

В роботі запропоновані способи отримання наночастинок магнетиту в полімерних оболонках. В якості біополімерів були використані розчини полісахаридів – альгінату і хітозану. Проведено порівняння трьох способів отримання наночастинок магнетиту в полісахаридних оболонках: 1) синтез, при якому частинки магнетиту були укладені в полімерну капсулу при додаванні відповідного полімера гелеутворюючого компонента; 2) змішування частинок магнетиту з розчином відповідного полімеру (альгінату натрію, хітозану); 3) спрей-метод, при якому суміш магнітного нанокомпозиту розпилювали стисненим повітрям, в той час як у перших двох способах використовували розпилення ультразвком. Для аналізу отриманих зразків використані наступні методи: просвічуюча електронна мікроскопія, електронна і рентгенівська дифракція. Дослідження структурних особливостей отриманих зраз- ків показало істотну перевагу використання синтезу та спрей-методу, оскільки частинки магнетиту в полімерних оболонках значно відрізнялися меншим розміром (4-22 нм) від частинок одержаних змішуванням (50-100 нм). Було показано, що використання в якості полімерної складової альгінату призводить до більш вираженої кристалічності магнітного нанокомпозиту, в той час як використання хітозану призводить до стиснення кристалічної решітки магнетиту і збільшення її дефектності.

В работе предложены способы получения наночастиц магнетита в полимерных оболочках. В качестве биополимеров были использованы растворы полисахаридов – альгината и хитозана. Проведено сравнение трех способов получения наночастиц магнетита в полисахаридных оболочках: 1) синтез, при котором частицы магнетита были заключены в полимерную капсулу при добавлении соответствующего данному полимеру гелеобразующего компонента; 2) смешивание частиц магнетита с раствором соответствующего полимера (альгината натрия, хитозана); 3) спрей-метод, при котором смесь магнитного нанокомпозита распыляли сжатым воздухом, в то время как в первых двух способах ипользовали распыление ультразвуком. Для анализа полученных образцов использованы следующие методы: просвечивающая электронная микроскопия, электронная и рентгеновская дифракция. Исследование структурных особенностей полученных образцов показало преимущество использования синтеза и спрей-метода, поскольку частицы магнетита в полимерных оболочках отличались существенно меньшим размером (4-22 нм) от частиц полученных смешиванием (50-100 нм). Было показано, что использование в качестве полимерной составляющей альгината приводит к более выраженной кристалличности магнитного нанокомпозита, в то время как использование хитозана приводит к сжатию кристаллической решетки магнетита и увеличению ее дефектности.

In this work the ways of magnetite nanoparticles formation in polymer covers were proposed. Polysaccharides solutions (alginate, chitosan) were used as biopolymers. Three ways of magnetite nanoparticles formation in polymer coats were proposed: 1) synthesis, where magnetite particles were coated with polymer cover by using the gel-forming components applicable for appropriate polymers; 2) mixing of magnetite particles with solution of appropriate polymer (sodium alginate, chitosan); 3) spray-method, where the mixture of magnetic nanocomposite was sprayed by compressed air, while in two other ways an ultrasonic dispersion was used. The following techniques were used for the analysis: transmission electron microscopy, electron and Xray diffractions. The study of the structural features show that spray method and synthesis have the advantages over simple mixing, because the obtained particle size 4-22 nm was less than 50-100 nm. It was shown that the use of alginate as polymer compound increases the crystallinity of magnetic nanocomposite, while the use of chitosan leads to magnetite lattice contraction and increase in its structure imperfection.