ВВЕДЕНИЕ
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Эмульсии Пикеринга: общие сведения
1.2. Регулирование параметров эмульсий Пикеринга
1.3. Получение наночастиц бёмита различной формы, размеров и с различным составом поверхности
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Синтез наночастиц бёмита
2.2. Характеризация наночастиц бёмита
2.2.1. Рентгенофазовый анализ
2.2.2. Инфракрасная спектроскопия
2.2.3. Просвечивающая электронная микроскопия
2.2.4. Определение удельной поверхности образцов по методу БЭТ
2.3. Определение поверхностных характеристик наночастиц бёмита, важных для получения эмульсий
2.3.1. ^потенциал
2.3.2. У гол смачивания
2.4. Методика получения и характеризация эмульсий Пикеринга
2.4.1. Получение эмульсий Пикеринга
2.4.2. Оптическая микроскопия эмульсий Пикеринга
2.4.3. Определение гидродинамических размеров капель эмульсий Пикеринга
3. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Подход к регулированию стабильности эмульсий Пикеринга с использованием наночастиц
3.2. Получение и характеризация наночастиц бёмита
3.3. Влияние процедуры синтеза на параметры наночастиц бёмита
3.4. Влияние параметров наночастиц бёмита на стабильность эмульсий Пикеринга
3.5. Регулирование размеров капель эмульсий
ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Эмульсии являются термодинамически нестабильными системами, поэтому для их стабилизации требуется специальное вещество - эмульгатор. Обычно в качестве эмульгаторов используют молекулы поверхностно-активных веществ (ПАВ). Однако применение подобных эмульгаторов в пищевой, косметической и фармацевтической промышленностях ограничено, так как некоторые ПАВ оказывают негативное влияние на здоровье человека.
Решить эту проблему можно путем замены ПАВ на твёрдые частицы в качестве эмульгаторов. Эмульсии, стабилизированные твёрдыми частицами, которые могут необратимо адсорбироваться на границе «масло-вода», называют эмульсиями Пикеринга. По сравнению с обычными эмульсиями, эмульсии Пикеринга обладают рядом преимуществ:
• для приготовления эмульсий необходимо небольшое количество стабилизатора;
• высокая биосовместимость и возможность использования эмульсий Пикеринга для доставки биологически активных веществ;
• низкая токсичность;
• устойчивость к коалесценции капель эмульсии, вследствие стерических затруднений из-за необратимой адсорбции твёрдых частиц на границе «масло-вода».
Сейчас для стабилизации эмульсий используют пищевые материалы: полисахариды, природные белки, полифенолы. Однако стабильность таких эмульсий невысока, а производство является дорогостоящим и трудномасштабируемым. Потенциальным решением проблемы может стать использование эмульгаторов на основе неорганических наночастиц. При этом известно, что морфология наночастиц оказывает прямое воздействие на свойства получаемых эмульсий и их стабильность.
Однако, в настоящее время открытым остаётся вопрос о том, как именно форма и состав поверхности наночастиц влияют на характеристики эмульсий. В нашей работе мы предлагаем решение для данной проблемы, которое заключается в изучении влияния параметров наночастиц на стабильность эмульсий Пикеринга на примере бёмита, как наиболее удобного вещества для начала исследования, размер и формы которого можно легко изменять, варьируя условия синтеза. Также известно,что наночастицы бёмита могут быть использованы в качестве стабилизаторов, а методы их синтеза доступны и могут быть хорошо масштабируемы на производстве.
Поэтому целью данной работы стало получение серии образцов бёмита и комплексное изучение влияния морфологии наночастиц бёмита на стабильность эмульсий Пикеринга.
1. Методом гидротермального синтеза с применением кэппирующих агентов (салициловая, винная, янтарная кислота, о-фенантролин, пирокатехин, и оксиэтилидендифосфоновая кислота) получены наночастицы бёмита (y-AlOOH) различной формы при температуре 200°С и значениях рН среды, равном 4 и 9. Мольное соотношение кэппирующий агент/ Al составляло 10:100.
2. Образцы охарактеризованы методами РФА, БЭТ, ПЭМ, ИК-спектроскопии, определены поверхностные характеристики наночастиц (Z-потенциал, угол смачивания). Все полученные наночастицы монокристаличны, размер частиц, определённый по методу ПЭМ, отвечает размеру кристаллитов.
3. Морфологические параметры наночастиц изменяются при варьировании рН и добавлении различных агентов, в зависимости от типа агента и величины рН частицы имели форму от нанопластин до нанонитей. При повышении величины рН наблюдается уменьшение размера частиц.
4. Получены эмульсии Пикеринга типа «масло в воде» с использованием в качестве стабилизатора всех вариантов наночастиц бёмита. Установлено, что основным фактором, определяющим стабильность эмульсий, по-видимому, является соотношение осей неорганических наночастиц-стабилизаторов. Рост этого соотношения приводит к росту стабильности эмульсии.
5. В случае оптимального стабилизатора (оксиэтилидендифосфоновая кислота) обнаружен рост размера капель масла при увеличении концентрации наночастиц бёмита в эмульсии с 2.2 до 3.7 мкм.
