Синтез и физико-химические свойства наночастиц железа, полученных в обратных мицеллах

Увеличение рН осаждения гидроксидов проводит к снижению количества алюминия, попадающего в осадок гидроксида циркония, поскольку в растворах с высокими концентрациями щелочи образуются растворимые алюминаты, удаляемые при промывке осадка гидроксидов циркония [7], тогда как при меньшем значении рН алюминий осаждается в виде гидроксида (~ 98% при рН=5 в случае использования аммиака).

Исходя из представленных результатов, можно сказать, что оптимальным значением рН осаждения гидроксидов циркония из технологических растворов является рН=9, при этом предпочтительнее использовать раствор едкого калия для максимальной очистки от сопутствующих примесей.

Библиографические ссылки:

1. Сарсенов А., Дин Тхи Лиен, Синегрибова О.А., Ягодин Г.А. Об экстрагируемости азотнокислого циркония в зависимости от исходного соединения, используемого для приготовления растворов. // Журн. неорг. химии, 1974,Т.19 № 9. С. 2519-2522.

2. Поспелова Л.А., Зайцев Л.М. Карбонатные соединения циркония. // Журн. неорг. химии, 1966, Т. 9, № 8 С. 1863 - 1879

3. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. Ч.П./Под ред. С.С. Коровина.-М.: МИСИС, 1999. 464с.

4. Гибало И.М. Аналитическая химия ниобия и тантала.// М.: Наука, 1967- 352 с.

5. Айлер Р. Химия кремнезема, пер. с англ.// М.: Мир, 1982, т.1 - 416 с.

6. Федоров В.Д., Ефимов Ю.Н. и др. Разработка технологии получения оксида циркония (с содержанием гафния менее 0,05 %) многоцелевого назначения с использованием процессов спекания со щелочью и экстракции. // Оборонный комплекс - научно-техническому прогрессу России, 1999, С.59-65

7. Тихонов В.Н. Аналитическая химия алюминия.// М.: Наука, 1972.- 268 с.

УДК 66.047

1 2 2 A.A. Швецов , М.В. Лебедева , А. А. Ревина

1 Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева, Москва, Россия

2 Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук, Москва, Россия

СИНТЕЗ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОЧАСТИЦ ЖЕЛЕЗА, ПОЛУЧЕННЫХ В ОБРАТНЫХ МИЦЕЛЛАХ

Использованы два метода синтеза стабильных наночастиц железа в обратномицеллярных растворах: радиационно-химический и химический способ восстановления. Проведено модифицирование наночастицами железа (ю;) углеродных нанотрубок со спектрофотометрическим контролем влияния времени контакта с их поверхностью на наночастицы в растворе. Измерена электрокаталитическая активность модифицированных углеродных нанотрубок наночастицами железа. Показано, что они обладают более высокой каталитической активностью по сравнению с литературными данными по другим металлам.

Two methods of synthesis of stable nanoparticles of iron in return and micellar solutions are used. Radiating and chemical and chemical way of restoration. Modifying by iron nanoparticles (roi) carbon nanotubes with spektrofotometrichesky control of influence of time of contact to their surface on nanoparticles in solution is carried out. Electrocatalytic activity of the modified carbon nanotubes is measured by Fe nanoparticles. It is shown that these nanocomposites possess higher catalytic activity in comparison with literary data on other metals.

Для широкого внедрения технологии углеродных наноматериалов с заданными свойствами и функциональной активностью используют их модифицирование наноразмерными частицами металлов[1-3].

В данной работе представлены результаты получения наночастиц железа (НЧ Fe) в обратномицеллярных растворах 0,15М АОТ в изооктане при различных значениях коэффициета солюбилизации [И20]/[А0Т], о, от 1,5 до 5. Были использованы два метода синтеза наночастиц железа: радиационно-химический (RadChem) - восстановление ионов металлов сольватированными электронами и радикалами, образующимися при воздействии ионизирующего излучения[5,6] и химический метод (Chem) - в присутствии восстановителя из группы гетероциклических соединений, природных пигментов - флавоноидов. В качестве адсорбента для получения функционального нанокомпозитного материала использовали углеродные нанотрубки [7].

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА Облучение растворов проводили на установке РХМ-у-20 (источник излучения Со-60) при комнатной температуре. Дозиметрию осуществляли с помощью ферросульфатного дозиметра [4].

Спектры оптического поглощения обратномицеллярных растворов НЧ Fe, исходных, в процессе эволюции и после контакта с адсорбентом, анализировали спектрофотометрически в ультрафиолетовой и видимой областях на приборе «СФ-2000» в кварцевых кюветах с длиной оптического пути 1 мм.

Исследование изменений оптической плотности

обратномицеллярных растворов наночастиц железа через выбранные промежутки времени их контакта с поверхностью адсорбента позволило провести оценку эффективности адсорбции наночастиц.

Измерения каталитической активности модифицированных нанотрубок наночастицами железа проводились с использованием потенциостата - гальваностата Intelligent Potentiostatic Control - Pro MF (Россия) с программным обеспечением «IPC2000».

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Спектрофотометрический анализ полученных обратномицеллярных растворов наночастиц железа в зависимости от времени хранения при комнатной температуре показал их высокую стабильность. Эволюция, зарегист- рированная на основании изменения спектров оптического поглощения наночастиц железа, полученных радиационно-химическим методом, в зависимости от времени хранения образцов, представлена на рис. 1.

о -

200 250 ЗОО ЗБО 400 450 500 550

Рис.1. Спектры оптического поглощения обратно-мицеллярных растворов НЧ Ре с различными ю = (1,5+5,0) в зависимости от времени хранения, в течение 9 месяцев.

Изучение эволюции НЧ Бе, полученных химическим методом, на основании измеренных спектров оптического поглощения ОМС в зависимости от времени хранения образцов приведены на рис. 2.

Рис. 2. Спектры оптического поглощения обратно-мицеллярных растворов НЧ Ре с различными ю = (1,5+5,0) в зависимости от времени хранения, в течение 9 месяцев.

На вставке рисунка 2. изображено увеличение интенсивности полосы поглощения (от 248 нм до 348 нм) обратномицеллярного раствора наночастиц железа в увеличенном масштабе, в зависимости от времени после синтеза.

На рисунке 1. и рисунке 2. показано, что интенсивность полос, отвечающих поглощению наночастиц железа, практически не изменилась за время их хранения, что свидетельствует о стабильности полученных нами наночастиц.

На рисунке 3. представлены спектры оптического поглощения ОМР наночастиц железа, полученных радиационно - химическим методом в обратномицеллярных растворах (при ю = 3,0) в зависимости от времени контакта с поверхностью углеродных нанотрубок.

Рис. 3. Спектры оптического поглощения раствора наночастиц железа с ю=3,0, при адсорбции на углеродных нанотрубках в зависимости от времени (15 мин + 24 ч.).

На вставке рисунка 3. изображено уменьшение интенсивности полосы поглощения (от 240 нм до 350 нм) обратномицеллярного раствора наночастиц железа в увеличенном масштабе, в зависимости от времени после начала адсорбции.

На рисунке 4. представлены спектры оптического поглощения обратномицеллярных растворов наночастиц железа, полученных химическим методом в обратномицеллярных растворах (при ю=1,5) в зависимости от времени контакта с поверхностью углеродных нанотрубок.

О -I-1-1-1--I

200 250 300 350 400 450

А, нм

Рис. 4. Спектры оптического поглощения раствора наночастиц железа с ю=1,5, при адсорбции на углеродных нанотрубках в зависимости от времени (15 мин. + 24 ч.).

На вставке рисунка 3.5. изображено уменьшение интенсивности полосы поглощения (от 250 нм до 350 нм.) обратномицеллярного раствора наночастиц железа в увеличенном масштабе, в зависимости от времени после начала адсорбции.

На планарные электроды были нанесены углеродные нанотрубки с наночастицами железа, полученные радиационно-химическим и химическим

методами с разными значениями ю. Для сравнения и изучения электрокаталитической активности наночастиц железа, для начала, был измерен в 0,05 М растворе серной кислоты чистый одноразовый электрод, на котором не наблюдалось каталитической активности рис. 5.

растворе серной кислоты. Скорость развертки 5 мВ/с.

После нанесения на одноразовые планарные графитовые электроды полученных нами нанокомпозитных материалов на основе углеродных нанотрубок, с адсорбированными на них наночастицами железа и измерения их циклических вольтамперограмм проявилась довольно высокая каталитическая активность данных нанокомпозитов.

Библиографические ссылки:

1. Ершов Б.Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства. // Российский химический журнал. -2002, Т- 45. (№3), 20-30.

2. Докучаев А.Г., Мясоедова Т.Г., Ревина A.A. Изучение влияния различных факторов на образование агрегатов Ag в обратных мицеллах под воздействием у-излучения. ХВЭ. 1997. Т.31.№ 5. С. 353

3. Бричкин С.Б.,. Спирин М.Г, Николенко Л.М.и др. «Обратные мицеллы для синтеза наночастиц» // ХВЭ.- 2008, Т- 42. (№ 4),14-20.

4. ПикаевА.К. Современная радиационная химия. Экспериментальная техника и методы. М.:Наука, 1985.

5. Ревина A.A.. Патент РФ № 2312741. Препарат наноразмерных частиц металлов и способ его получения. Бюл. № 35. 20.12.2007. (Chem)..

6. Ревина A.A. Пат. РФ № 2322327. Препарат наноструктурных частиц металлов и способ. его получения. Бюл. № 11. 20.04.2008. ( RadChem).

7. Жуков A.B., Ревина A.A., Нгуен Чан Хунг, Раков Э.Г Влияние термохимическойобработки углеродных нановолокон на кинетику адсорбции наноразмерных частиц серебра.// Клязьма- Москва.2010. С.234.