Физико-химические характеристики нанокомпозитного сорбента нонтронит/CoFe2O4
Аннотация
Синтез нанокомпозитных материалов с полифункциональными свойствами представляет уникальную возможность для получения новых сорбентов. Создание композитов на основе наноразмерных ферритов и алюмосиликатов весьма перспективно, так как сорбционные свойства, каталитические и магнитные характеристики композитов превосходят эти параметры у ферритов и природных минералов. В работе показана возможность синтеза и использования в качестве сорбционного материала композита нонтронит/CoFe2O4. Синтез шпинели осуществляли одним из методов «мягкой химии» – методом цитратного горения. Использование нитрат-цитратного синтеза позволяет получать монофазные нанопорошки с однородной микроструктурой при меньших температурах и узким распределением частиц по размерам.
Сравнивали сорбционную ёмкость по формальдегиду природного и кислотноактивированного нонтронита, чистой шпинели CoFe2O4 и нанокомпозита нонтронит /CoFe2O4. Алюмосиликат активировали раствором Н2SО4 в диапазоне концентраций 0.5-3М. Результатом кислотной обработки алюмосиликата является повышение удельной поверхности, размера и объёма пор, что происходит в результате выщелачивания октаэдрических катионов из промежуточного слоя минерала.
По данным рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) синтезированный образец феррита кобальта является полностью однофазным. Частицы CoFe2O4 имеют неправильную форму, выражена агломерация, размер частиц находится в диапазоне от 30 до 185 нм. Согласно данным просвечивающей электронной микроскопи, нанокомпозит представляет собой частицы нонтронита неправильной формы размером 10-50 нм с включениями отдельных частиц феррита кобальта размером 10-30 нм.
В работе установлено, что сорбционная способность композита на 17% выше чем у природного алюмосиликата, однако значительно уступает способности кислотно-активированного нонтронита. Полученные изотермы адсорбции описываются уравнением Ленгмюра. Феррит кобальта имеет наиболее слабую сорбционную активность к формальдегиду. Вероятно, использование для синтеза активированного нонтронита, позволит получить композит с улучшенными сорбционными характеристиками.
Скачивания
Литература
Gubin S.P., Koksharov Yu.A., Kho-mutov G.B., Yurkov G.Yu., Uspekhi khimii, 2005, Vol. 74, pp. 539-574.
Lu A.-H., Salabas E.L., Schuth F., An-gew. Chem. Int. Ed., 2007, Vol. 46, рр. 1222-1244.https://doi.org/10.1002/anie.200602866
Laurent S., Forge D., Port M., Roch A. et al., Chem Rev, 2008, 108:2064-2110 Vol. 108, pp. 2064-2110. https://doi.org/10.1021/cr068445e
Faraji M., Yamini Y., Rezaee M., J. Iran. Chem. Soc., 2010, Vol. 7, pp. 1-37. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2011.04.012
Kydralieva K.A., Yurischeva A.A., Po-mogailo A.D., Dzhardimalieva G.I. et al. Pa-tent RU 2547496.
Tolmacheva V.V., Apyari V.V., Kochuk E.V., Dmitrenko S.G., J. of Analytical Chem-istry, 2016, Vol. 71, No 4, pp. 339-356.
Germanov E.P., Kutuschov M.V. Patent RU 2 255 800 C1.
Haicheng L., Wei C., Cheng L., Yu L., Changlong D., Microporous and Mesopo-rous Materials, 2014, Vol. 194, pp. 72-78. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.03.038
Nappini S., Magnano E., Bondino F. et al., J. Phys. Chem., 2015, Vol. 119 (45), рр. 25529-25541. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.5b04910
Song Q., Zhang Z.J., J. Am. Chem. Soc., 2004, Vol. 126, pp. 6164-6168.https://doi.org/10.1021/ja049931r
Tsipurskii S.I., Drits V.A., Chekin S.S. Izvestiya Akademii nauk USSR, Seriya geologicheskaya, 1978, No 10, pp. 105-113.
Juang R.-S., Lin S.-H., Tsao K.-H., Journal of Colloid and Interface Science, 2002, Vol. 254, pp. 234-241. http://dx.doi.org/10.1006/jcis.2002.8629
Noyan H., Önal M., Sarikaya Y., Food Chemistry, 2007, No 105, pp. 156-163. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.03.060
Bel'chinskaya L.I., Zhuzhukin K.V., Barkov K.A., Ivkov C.A. et al., Condensed Matter and Interphases, 2020, Vol. 22, No 1, pp. 18-27.
Bel'chinskaya L.I., Khodosova N.A., Novikova L.A., Anisimov M.V. et al., Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2017, Vol. 53, No 5, pp. 793-800.
Köster H.M., Ehrlicher H.A., Gilg R., Clays and Clay Minerals, 1999, Vol. 34. pp. 579-599.
Hassan M.S., Abdel-Khalek, N.A., Ap-plied Clay Science, 1998, Vol. 13, pp. 99-115. http://dx.doi.org/10.1016/S0169-1317(98)00021-0
Jovanovic N., Janackovic J., Applied Clay Science, 1991, Vol. 6, pp. 59-68. http://dx.doi.org/10.1016/0169-1317(91)90010-7
Singh S., Munjal S., Khare N., Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, Vol. 386, pp. 69-73.
Bel'chinskaya L.I., Khodosova N.A., Novikova L.A., Strel'nikova O.Y. et al., Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2016, Vol. 52, No 4, pp. 599-606.
Bel'chinskaya L.I., Khodosova N.A., Strel'nikova O.Y., Petukhova G.A. et al., Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces, 2015, Vol. 51, No 5, pp. 779-786.
The list of substances, products, pro-duction processes, domestic and natural fac-tors that are carcinogenic to humans. GN 1.1.029-98. M., Goskomsanepidnadzor Russia, 1995, 17 p.
Pallai V., Shah D.O., J. Magn. Magn. Mater., 1996, Vol. 163, pp. 243-248. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(96)00280-6
Skomski R., J. Phys.: Condens. Matter., 2003, Vol. 15, pp. 841-896. https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/20/202
Salunkhe A.B., Khot V.M., Thorat N.D. et al., Appl.Surf. Sci., 2013, Vol. 264, pp. 598-604. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.10.073
Liu F., Laurent S., Fattahi H. et al., Na-nomedicine. 2011, Vol. 6, No 3, pp. 519-528.https://doi.org/10.2217/nnm.11.16
JCPDC PCPDFWIN: A Windows Re-trieval/Display program for Accessing the ICDD PDF – 2 Data base, International Cen-tre for Diffraction Data. 1997.
Bergaya F., Lagaly G., Handbook of Clay Science. Developments in Clay Science 5. Amsterdam, Elsevier, 2013, 787 p.
Diaz F.C., Sanctos P.S. Studies on the Acid Activation of Brazilian Smectitic Clays. Química Nova, 2001, Vol. 24, pp. 345-353.
Tatarchuk T., Myslin M., Mironyuk I., Bououdina M. et al., Journal of Alloys and Compounds, 2020, Vol. 819, pp. 152945
