Titelaufnahme

In der vorliegenden Arbeit wird die spezifische Wechselwirkung von Ag+-kationen mit zwei unterschiedlichen Polyacrylat (PA)-Systemen untersucht. Während ein PA-System aus linearen PA-Ketten besteht, ist das andere System aus Kolloiden gebildet (SPB). Durch systematische Lichtstreuexperimente an beiden PA-Systemen wurde zunächst deren Löslichkeitsverhalten in Wasser bei Anwesenheit von Ag+ untersucht und in Phasendiagrammen zusammengefasst. In Abhängigkeit des Verhältnisses [Ag+]/[COO-] konnten für die linearen PA drei verschiedene Bereiche identifiziert werden: neben homogenen Ag+-PA Aggregaten geringer Dichte ließen sich bei Erhöhung der Ag+-Konzentrationen instabile sowie stabile Aggregate mit hoher Dichte nachweisen. Für Ag+-SPB Systeme wurde ein einfacheres Phaseverhalten als bei den linearen PA-Ketten gefunden. Eine Schwelle bei vergleichsweise niedrigen Ag+-Konzentrationen entsprach der maximalen Schrumpfung der PA-Schale und bei höheren Ag+-Konzentrationen zeigte die Koagulation der Ag+-SPB an. Aufbauend auf dem Phasenverhalten wurde die durch UV-Licht initiierte Reduktion von Ag+-Ionen zu Silbernanopartikeln (Ag-NPs) in beiden PA-Systemen untersucht. Es konnte zunächst festgestellt werden, dass sich in einer dichten PA-Matrix aus instabilen Ag+-PA Aggregaten rasch makroskopische Assemblate aus kleineren Ag-NPs bilden. Demgegenüber führt eine Reduktion von Ag+ in stabilen, sehr dichten Ag+-PA Aggregaten hauptsächlich zu kleinen Ag-NPs ohne Assemblatbildung. Für die SPB-Partikel konnte gezeigt werden, dass eine UV-initiierte Reduktion unabhängig von der Beschaffenheit der PA-Hülle oder der Silberkonzentration nur zu wenigen, kleinen Ag-NPs pro SPB-Kolloid führt. Durch Zugabe von NaBH4 als Reduktionsmittel konnte erfolgreich die Anzahl und Größe der Silberpartikel in SPBs erhöht werden.

The present dissertation investigates two polyacrylate (PA) systems in dilute aqueous solutions, long linear PA-chains and spherical polyacrylate brushes (SPBs). Investigation of these two systems addresses their specific interactions with Ag+ ions and their potential use in preparing silver nanoparticles (Ag-NPs). Formation of silver acrylate complexes in both linear PA-chains and SPBs were analysed by means of static and dynamic light scattering (SLS/DLS). Based on numerous SLS/DLS experiments made with each PA morphology, phase diagrams which describe the solubility behaviour of Ag+-PA and Ag+-SPB solutions were deduced. The interaction pattern of linear PA-chains with monovalent Ag+ ions depends on the ratio of [Ag+]/[COO-] disclosing a diverse set of Ag+-PA entities including homogeneous low density aggregates, dense unstable and dense stable aggregates. The solubility behaviour of Ag+-SPB solutions is less complex and comprises a line where shrinking of the PA-shell reaches the state of a fully collapsed shell and a second line where coagulation of Ag+-SPBs occurs. Both lines are well separated by a regime of stable Ag+-SPB with a fully shrunk PA-layer. Based on the investigated properties of both Ag+-PA and Ag+-SPB solutions, Ag-NP formation induced by exposure of both systems to UV-light, without application of an additional reducing agent, was analysed. In case of linear PA-chains dense unstable Ag+-PA aggregates lead to assemblies of Ag-NPs upon exposure to UV-light. Dense stable Ag+-PA aggregates lead to entities with predominantly single Ag-NPs. Ag-NP formation generated in SPB solutions showed that independent of the brush parameters or of the regime of Ag+ concentration a low amount of Ag-NPs per SPB particle similar in size and amount were generated. The decoration of SPB with Ag-NPs has been enhanced successfully by applying an additional chemical reducing agent.