Właściwości szkieł zawierających nanocząstki srebra

• Autorzy: Woźniak Magdalena , Nocuń Marek , Pichniarczyk Paweł

Warianty tytułu

EN

Properties of glasses with silver nanoparticles

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Autorzy zastosowali metody chemiczną i fizykochemiczną do otrzymywania nanocząstek srebra o określonej morfologii, a następnie przeprowadzili wytopy szkieł i przeprowadzili ich krystalizację. Po krystalizacji szkła poddano badaniom spektrofotometrycznym UV-VIS w celu określenia wpływu kształtu i wielkości nanocząstek na barwę szkieł oraz analizie ilościowej EDS w celu określenia składu pierwiastkowego otrzymanego szkła. Syntezę nanocząstek srebra przeprowadzono dwoma sposobami: metodą elektroiskrową oraz poprzez redukcję chemiczną w obecności bromku cetylotrimetyloamoniowego CTab. Metoda elektroiskrowa pozwoliła na otrzymane nanocząstek okrągłych o zróżnicowanych wielkościach. Metoda chemiczna umożliwiła otrzymanie cząstek wydłużonych o zmiennym stosunku średnicy do długości nanocząstki. Im mniej dodanych nanocząstek srebra, tym szkło intensywniej absorbuje falę świetlną, w efekcie otrzymano intensywną barwę czerwoną. Natomiast wraz ze wzrostem w szkle zawartości nanocząstek srebra szkło w mniejszym stopniu absorbuje falę świetlną – w efekcie otrzymano barwę mniej intensywną (różową). Jednakże to nie zawartość procentowa srebra w szkle decyduje o jego barwie, a kształt, rozmieszczenie i wielkość nanocząstek srebra są kluczowe w uzyskiwaniu pożądanej barwy szkła. Intensywność i odcień barwy w badanych szkłach zależne były od warunków prowadzenia procesu krystalizacji. Syntetyzowane nanocząstki scharakteryzowano technikami spektrofotometrii UV-VIS i skaningowej mikroskopii elektronowej SEM.

EN

The authors used chemical and physicochemical methods to obtain silver nanoparticles of defined morphology, and then carried out glass melting and crystallization. After crystallization, the glasses were subjected to UV-VIS spectrophotometric tests to determine the effect of the shape and size of the nanoparticles on the colour of the glasses and the quantitative EDS analysis to determine the elemental composition of the obtained glass. The synthesis of silver nanoparticles was carried out using two ways: by electrochemical method and by chemical reduction in the presence of cetyltrimethylammonium bromide CTab. The electrochemical method made it possible to obtain round nanoparticles of various sizes. The chemical method made allowed for obtaining elongated particles with a variable ratio of diameter to length of nanoparticles. The less silver nanoparticles added, the more intensely the glass absorbs the light wave, resulting in an intense red colour. On the other hand, as the content of silver nanoparticles in glass increases, the glass absorbs the light wave to a lesser extent; as a result, the colour is less intense (pink). However, it is not the percentage of silver in the glass that determines its colour, but the shape, distribution and size of silver nanoparticles that are crucial for obtaining the desired colour of the glass. The intensity and colour tint of the tested glasses depended on the conditions of the crystallization process. The synthesized nanoparticles were characterized by UV-VIS spectrophotometry and SEM scanning electron microscopy.

Słowa kluczowe

PL

nanocząstki srebra; redukcja chemiczna; wyładowanie łukowe; szkła kolorowe; krystalizacja szkieł

EN

silver nanoparticles; chemical reduction; arcing; coloured glasses; glass crystallization

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 72, nr 2
• Strony: 132--146
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Woźniak Magdalena

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Cementowa 8, 31-983 Kraków

autor

Nocuń Marek

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Pichniarczyk Paweł

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, ul. Cementowa 8, 31-983 Kraków

Bibliografia

• [1] British Museum, M&ME 1958.12-2.1
• [2] Faraday, M.: The Bakerian Lecture: Experimental Relations of Gold (and Other Metals) to Light., Philos. Trans. R. Soc. Lond., 147, (1857), 145-181.
• [3] Drude P.: Zur Elektronentheorie der Metalle, Annalen der Physik, 306, 3, (1900), 566-613, DOI: 10.1002/andp.19003060312.
• [4] Born, M., Wolf, E.: Principles of Optic: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light, 7th edition, Cambridge University Press, 1999.
• [5] Kelf, T. A.: Light-Matter Interactions on Nano-Structured Metallic Films, University of Southamoton, PhD Thesis, 2006, 166.
• [6] Suffczynski, M.: Optical constants of metals, Phys. Rev., 117, 3, (1960), 663, DOI: 10.1103/PhysRev.117.663.
• [7] Lynch, D., Hunter, W.: Comments on the Optical Constants of Metals and an Introduction to the Data for Several Metals, Part II in Handbook of Optical Constants of Solids, E. D. Palik Ed., Academic Press, Inc., Boston, 1985, 275-358.
• [8] Johnson, P., Christy, R.: Optical constants of the noble metals, Phys. Rev. B, 6, (1972), 4370, DOI: 10.1103/PhysRevB.6.4370.
• [9] Ordal, M. A., Long, L. L., Bell, R. J., Bell, S. E., Bell, R. R., Alexander, R. W., Ward, C. A.: Optical properties of the metals Al, Co, Cu, Au, Fe, Pb, Ni, Pd, Pt, Ag, Ti and W in the infrared and far infrared, Appl. Optics., 22, (1983), 1099, DOI:10.1364/AO.22.001099.
• [10] Ritchie, R. H.: Plasma losses by fast electrons in thin films, Phys. Rev., 106, (1957), 874, DOI: 10.1103/PhysRev.106.874.
• [11] Jana, N. R., Gearheart, L., Murphy, C. J.: Wet chemical synthesis of silver nanorods and nanowires of controllable aspect ratio, Chem. Commun., 7, (2001), 617-618, DOI: 10.1039/B100521I.
• [12] Nocuń, M., Skowron, M., Jedliński J.: Wytwarzanie nanocząstek srebra metodą elektrołukową, Mater. Ceram. / Ceram. Mater., 68, 3, (2016), 208-212.
• [13] Nowotny, W.: Szkła barwne, Arkady, Warszawa, 1969.