Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, Владивосток, Россия:

В. В. Иванов, зав. лабораторией, эл. почта: d159327@yandex.ru

К. Ю. Бушкарева, ведущий инженер

ООО “ТЕСКАН”, Санкт-Петербург, Россия:

М. В. Лукашова, специалист-аналитик

Институт химии ДВО РАН, Владивосток, Россия:
Л. А. Земскова, ведущий научный сотрудник

В подготовке статьи участвовали ведущие инженеры ДВГИ ДВО РАН Л. Г. Колесова и А. В. Поселюжная.

Изучены золото-углеродные системы, в которых золото осаждено на подложку (углеродный материал) различными способами. В качестве субстратов использовали активированные углеродные волокна, графит, массив углеродных нанотрубок и графитистый сланец. Золото осаждали на углеродное волокно из растворов золотохлористоводородной кислоты электрохимическим методом с использованием волокна в качестве электрода, в том числе в присутствии хитозана, а также путем адсорбции из растворов. Кроме того, пропитку субстрата (графита, углеродных нанотрубок, сланца) осуществляли путем нанесения капли раствора на поверхность углеродного материала. Осаждение золота протекает в условиях восстановительной сорбции с образованием на поверхности подложки сростков кристаллов золота, единичных кристаллов и частиц сферической формы, сложенных из тонких пластин. Размер частиц золота достигает нескольких десятков микрометров. Микроволновый нагрев углеродного волокна, покрытого золотом, приводит к трансформации поверхности углеродного волокна и плавлению золота. При этом частицы золота прожигают углеродные волокна, поскольку они обладают более рыхлой структурой (турбостратная структура) по сравнению с графитом. Для электронно-микроскопического исследования полученных материалов и определения элементного состава осажденных частиц золота применяли сканирующие электронные микроскопы JSM-6490LV и TESCAN MIRA 3 LMU, оснащенные системами электронно-зондового микроанализа. Полученные результаты представляют интерес как в теоретическом плане для оценки размера и формы при кристаллизации из коллоидных растворов золотых частиц, так и для решения практических задач получения новых композиционных материалов (от ювелирных изделий до материалов для электроники).

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 16-55-53122 ГФЕН_а).

1. Варшал Г. М., Велюханова Т. К., Корочанцев А. В., Тобелко К. И., Галузинская А. Х., Ахманова М. В. О связи сорбционной емкости углеродистого вещества пород по отношению к благородным металлам с его структурой // Геохимия. 1995. № 8. С. 1191–1198.
2. Лодейщиков В. В. Особенности технологии извлечения золота из упорных руд // Цветные металлы. 2005. № 4. С. 51–55.
3. Меретуков М. А. Золото и природное углеродистое вещество. — М. : Руда и Металлы, 2007. — 112 с.
4. Санакулов К. С. Особенности технологии извлечения металла из упорных и особо упорных золото-сульфидномышьяковистых руд // Горный вестник Узбекистана. 2014. № 2. С. 33–36.
5. Захаров Б. А., Меретуков М. А. Золото: упорные руды. — М. : Руда и Металлы, 2013. — 452 с.
6. Ибрагимова Р. И., Мильченко А. И., Воробьев-Десятовский Н. В. Критерии выбора марки активированного угля для гидрометаллургического извлечения золота из рудных пульп в процессах «уголь в выщелачивании» и «уголь в пульпе» // Журн. прикл. химии. 2007. Т. 80, № 6. С. 915–927.
7. Стахеев А. Ю., Ткаченко О. П., Капустин Г. И., Телегина Н. С., Баева Г. Н., Бруева Т. Р., Клементьев К. В., Грюнерт В., Кустов Л. М. Изучение формирования и стабильности металлических наночастиц Pt и Pd на углеродном носителе // Изв. АН. Сер. хим. 2004. № 3. С. 502–511.
8. Чесноков Н. В., Кузнецов Б. Н., Микова Н. М., Дроздов В. А., Зайковский В. И. Изучение структуры нанопористого углеродного волокна и нанесенных на его поверхность частиц палладия // Российский химический журнал. 2006. Т. 50, № 1. С. 104–106.
9. Bond G. C., Louis C., Thompson D. T. Catalysis by gold. — London : Imperial College Press, 2006. — 366 p. (Catalytic science series ; vol. 6.)
10. Меретуков М. А. Природные наноразмерные частицы золота // Цветные металлы. 2006. № 2. С. 36–41.
11. Земскова Л. А., Войт А. В., Кайдалова Т. А., Баринов Н. Н. Композиты на основе углеродного волокна, модифицированного хитозаном и золотом // Неорганические материалы. 2010. Т. 46, № 2. С. 177–182.
12. Compton O. C., Osterloh F. E. Evolution of size and shape in the colloidal crystallization of gold nanoparticles // J. Amer. Chem. Soc. 2007. Vol. 129 (25). P. 7793–7798.
13. Goubet N., Richardi J., Albouy P. A., Pileni M. P. How to predict the growth mechanism of supracrystals from gold nanocrystals // J. Phys. Chem. Lett. 2011. No. 2. P. 417–422.
14. Gutiérrez-Wing C., Esparza R., Vargas-Hernández C., Fernández García M. E., José-Yacamán M. Microwave-assisted synthesis of gold nanoparticles self-assembled into self-supported superstructures // Nanoscale. 2012. Vol. 4. P. 2281–2287.
15. Wan Y. F., Goubet N., Albouy P. A., Pileni M. P. Hierarchy in Au nanocrystal ordering in supracrystals: a potential approach to detect new physical properties // Langmuir. 2013. Vol. 29, No. 24. P. 7456–7463.
16. Кутуров А. Н., Солдатов Е. С., Полякова Л. А., Варлашкин А. В., Губин С. П. Наночастицы Au на атомарно-гладкой поверхности пленок золота // Неорганические материалы. 2011. Т. 47, № 9. С. 1047–1051.
17. Воробьев А. Е., Верчеба А. А., Салим Требесси. Основные наноформы золота месторождений и техногенного минерального сырья // Разведка и охрана недр. 2015. № 4. С. 21–25.
18. Симанова С. А., Лысенко А. А., Бурмистрова Н. М., Щукарев А. В., Асташкина О. В., Тимошенко С. И. Сорбционное извлечение золота из растворов хлорокомплексов новым углеродным сорбентом // Журн. прикл. химии. 1998. Т. 71, вып. 1. С. 50–54.
19. Симанова С. А., Щукарев А. В., Лысенко А. А., Гребенников С. Ф., Асташкина О. В. Адсорбция хлорокомплексов палладия, платины и золота углеродными волокнами различной структуры // Химические волокна. 2008. № 4. С. 61–69.
20. Цыганова С. И., Патрушев В. В., Михлин Ю. Л., Жижаев А. М., Бондаренко Г. Н. Осаждение золота на высокопористые металл-углеродистые сорбенты из водного раствора тетрахлораурата водорода // Сб. тез. XX Междунар. Черняевской конф. по химии, аналитике и технологии платиновых металлов. — Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013. С. 192.
21. Carbon fiber and 24 carat gold iphone unveiled at baselworld 2013 // Carbon fiber gear. [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://www.carbonfibergear.com/carbon-fiber-and-24-carat-gold-iphone-unveiled-at-baselworld-2013/
22. Li D., Li J., Jia X., Wang E. Gold nanoparticles decorated carbon fiber mat as a novel sensing platform for sensitive detection of Hg (II) // Electrochemistry Communications. 2014. Vol. 42. P. 30–33.