Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
Коллоидные растворы серебра могут быть использованы как катализаторы при проведении различных химических превращений органических веществ
и для решения проблем утилизации токсичных соединений, а также в качестве антибактериальных средств, при изготовлении смазочных и светопоглощающих материалов, покрытий, датчиков, проводящих паст, высокоэффективных электродных
материалов. Цель работы – исследование синтеза коллоидного серебра с использованием в качестве стабилизатора раствора лигносульфонатов. Коллоидное серебро синтезировали после проводимой при 100 °С окислительно-восстановительной
реакции катионов Ag(I) с глюкозой в присутствии лигносульфонатов в щелочной
среде, которая обеспечивается добавкой аммиачной воды. Для контроля синтеза
коллоидного серебра использована электронная спектроскопия. После проведения
реакции раствор окрашивается в темно-коричневый цвет, а на электронных спектрах появляется интенсивная полоса поглощения с максимумом в области 400 нм.
Изучено влияние расхода реагентов и продолжительности синтеза. Установлено,
что оптимальный расход реагентов при синтезе коллоидного серебра следующий:
2,5…5 г глюкозы / г Ag, 0,3…1 г лигносульфонатов /г Ag и 3…5 г NH3 / г Ag. Продолжительность синтеза – 2…5 мин. Образующийся коллоидный раствор серебра
устойчив в течение нескольких месяцев. Отмечено, что при его хранении происходит частичное расслоение без выделения осадка. Экспериментально показано
сопровождение расслоения перераспределением частиц коллоидного серебра. С
помощью электронной спектроскопии выявлено отсутствие в верхнем слое частиц
коллоидного серебра. Изучена кинетика реакции в экспериментах, проведенных в
термостатируемых условиях при температурах от 50 до 100 ºС. Кинетическая зависимость описывается уравнением первого порядка на начальном этапе реакции,
длительность которого зависит от температуры. Продолжительность активного
участка кинетической кривой составляет 15…90 % от общего времени реакции. Доказано, что на активном участке логарифм константы скорости линейно зависит
от обратной термодинамической температуры (коэффициент парной корреляции –
0,9887). Энергия активации составила 47 кДж/моль.
Для цитирования: Плахин В.А., Хабаров Ю.Г., Вешняков В.А. Синтез коллоидного серебра с использованием лигносульфонатов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6.
С. 184–195. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-184-195
Colloidal silver solutions can be used as catalysts for carrying out various
chemical transformations of organic substances and solving the problems of disposal of
toxic compounds, as well as antibacterial agents for combating pathogenic microflora, in
the manufacture of lubricants and light-absorbing materials, coatings, sensors, conductive
pastes, and high-performance electrode materials. The research purpose is to study the
synthesis of colloidal silver using a solution of technical lignosulfonates (LST) as a
stabilizer. Colloidal silver was synthesized as a result of the reduction-oxidation (redox)
reaction of Ag(I) cations with glucose at 100 °C in the presence of lignosulfonates. The
reaction was carried out in an alkaline medium, which is provided by the addition of
ammonia water. Electronic spectroscopy was used to control the synthesis of colloidal
silver. After the reaction, the solution turned dark brown and an intense absorption band
with a maximum at 400 nm appeared on the electron spectra. The effects of reagent
consumption and synthesis duration were studied. It was found that the optimal reagent
consumption in the colloidal silver synthesis is as follows: 2.5–5 g glucose / g Ag,
0.3–1 g LST / g Ag, and 3–5 g NH3 / g Ag. The synthesis duration is 2–5 min.
The resulting colloidal silver solution is stable for several months. Partial stratification
without precipitation is observed during the solution storage. It is shown experimentally
that the stratification is followed by a redistribution of colloidal silver particles. Electron
spectroscopy confirmed the absence of colloidal silver particles in the upper layer.
The reaction kinetics has been studied in experiments carried out under thermostatically
controlled conditions at temperatures from 50 to 100 °C. The kinetic dependence is
described by a first-order equation at the initial stage of the reaction, the duration of
which depends on the temperature. The duration of the active part of the kinetic curves
is 15–90 % of the total reaction time. The logarithm of the rate constant on the active
section was proved to depend linearly on the reverse thermodynamic temperature (pair
correlation coefficient is 0.9887). The activation energy was 47 kJ/mol.
For citation: Plakhin V.A., Khabarov Yu.G., Veshnyakov V.A. Synthesis of Colloidal Silver
Using Lignosulfonates. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 6, pp. 184–195.
DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-184-195