Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів
A technique of obtaining the nanocomposites on the basis of magnetite modified by titanium dioxide is worked out. The TiO2 content varied from 0.1 to 0.5 g per 1 g of the magnetite. N-butylorthotitanate was used as a modifying agent. The structure and magnetic properties of the obtained nanocomposit...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1628 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів / Л.С. Семко, П.П. Горбик, О.О. Чуйко, Л.П. Сторожук, І.В. Дубровін, О.І. Оранська, С.Л. Рево // Доп. НАН України. — 2007. — N 2. — С. 150-157. — Бібліогр.: 15 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1628 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-16282025-02-09T09:38:13Z Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів Семко, Л.С. Горбик, П.П. Чуйко, О.О. Сторожук, Л.П. Дубровін, І.В. Оранська, О.І. Рево, С.Л. Хімія A technique of obtaining the nanocomposites on the basis of magnetite modified by titanium dioxide is worked out. The TiO2 content varied from 0.1 to 0.5 g per 1 g of the magnetite. N-butylorthotitanate was used as a modifying agent. The structure and magnetic properties of the obtained nanocomposites are investigated. 2007 Article Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів / Л.С. Семко, П.П. Горбик, О.О. Чуйко, Л.П. Сторожук, І.В. Дубровін, О.І. Оранська, С.Л. Рево // Доп. НАН України. — 2007. — N 2. — С. 150-157. — Бібліогр.: 15 назв. — укp. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1628 539.211:546.824 uk application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Хімія Хімія |
| spellingShingle |
Хімія Хімія Семко, Л.С. Горбик, П.П. Чуйко, О.О. Сторожук, Л.П. Дубровін, І.В. Оранська, О.І. Рево, С.Л. Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів |
| description |
A technique of obtaining the nanocomposites on the basis of magnetite modified by titanium dioxide is worked out. The TiO2 content varied from 0.1 to 0.5 g per 1 g of the magnetite. N-butylorthotitanate was used as a modifying agent. The structure and magnetic properties of the obtained nanocomposites are investigated. |
| format |
Article |
| author |
Семко, Л.С. Горбик, П.П. Чуйко, О.О. Сторожук, Л.П. Дубровін, І.В. Оранська, О.І. Рево, С.Л. |
| author_facet |
Семко, Л.С. Горбик, П.П. Чуйко, О.О. Сторожук, Л.П. Дубровін, І.В. Оранська, О.І. Рево, С.Л. |
| author_sort |
Семко, Л.С. |
| title |
Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів |
| title_short |
Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів |
| title_full |
Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів |
| title_fullStr |
Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів |
| title_full_unstemmed |
Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів |
| title_sort |
модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Хімія |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1628 |
| citation_txt |
Модифікування магнетиту діоксидом титану та властивості одержаних нанокомпозитів / Л.С. Семко, П.П. Горбик, О.О. Чуйко, Л.П. Сторожук, І.В. Дубровін, О.І. Оранська, С.Л. Рево // Доп. НАН України. — 2007. — N 2. — С. 150-157. — Бібліогр.: 15 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT semkols modifíkuvannâmagnetitudíoksidomtitanutavlastivostíoderžanihnanokompozitív AT gorbikpp modifíkuvannâmagnetitudíoksidomtitanutavlastivostíoderžanihnanokompozitív AT čujkooo modifíkuvannâmagnetitudíoksidomtitanutavlastivostíoderžanihnanokompozitív AT storožuklp modifíkuvannâmagnetitudíoksidomtitanutavlastivostíoderžanihnanokompozitív AT dubrovínív modifíkuvannâmagnetitudíoksidomtitanutavlastivostíoderžanihnanokompozitív AT oransʹkaoí modifíkuvannâmagnetitudíoksidomtitanutavlastivostíoderžanihnanokompozitív AT revosl modifíkuvannâmagnetitudíoksidomtitanutavlastivostíoderžanihnanokompozitív |
| first_indexed |
2025-11-25T10:33:10Z |
| last_indexed |
2025-11-25T10:33:10Z |
| _version_ |
1849758104892211200 |
| fulltext |
5. Самченко Ю.М., Атаманенко И.Д., Полторацкая Т.П., Ульберг З. Р. Состояние воды в мелкодис-
персных гидрогелях на основе акриламида и акриловой кислоты // Коллоид. журн. – 2006. – 68,
№ 5. – С. 670–673.
6. Самченко Ю.М., Альтшулер М.А., Цирина В.В. О сорбционных свойствах (со)полимерных гидро-
гелей акриловой кислоты // Доп. НАН України. – 2003. – № 12. – С. 136–140.
7. Samchenko Yu., Ulberg Z., Pertsov N. Hydrogel medicinal systems of prolonged action // Progr. Coll. and
Polym. Sci. – 1996. – 102. – P. 118–122.
Поступило в редакцию 18.10.2006Институт биоколлоидной химии
им. Ф.Д. Овчаренко НАН Украины, Киев
УДК 539.211:546.824
© 2007
Л.С. Семко, П.П. Горбик, академiк НАН України О. О. Чуйко ,
Л.П. Сторожук, I. В. Дубровiн, О. I. Оранська, С.Л. Рево
Модифiкування магнетиту дiоксидом титану
та властивостi одержаних нанокомпозитiв
A technique of obtaining the nanocomposites on the basis of magnetite modified by titanium
dioxide is worked out. The TiO2 content varied from 0.1 to 0.5 g per 1 g of the magnetite.
N-butylorthotitanate was used as a modifying agent. The structure and magnetic properties of
the obtained nanocomposites are investigated.
Магнiтнi композити на основi нанорозмiрних частинок залiза та його оксидiв використо-
вуються для створення лiкарських препаратiв [1–5]. Здатнiсть магнiтних полiв спрямовано
доставляти, локалiзувати i утримувати магнiтнi частинки в певному мiстi живого органiз-
му, дозволяє пiдвищити концентрацiю лiкарського препарату в заданому мiстi, знизити
токсичну дiю лiкiв на весь органiзм [2–5]. Магнiтокерованi лiкарськi засоби використову-
ють у виглядi порошкiв, емульсiй, капсул, магнiтних рiдин для знищення пухлин, тром-
бiв, очистки кровi тощо [6–8]. Одним iз напрямiв використання таких магнiтних матерiа-
лiв є створення адсорбентiв з поверхневим шаром SiO2 й TiO2 [7, 8]. Такi адсорбенти
можуть мiстити на поверхнi оксидiв лiкарськi препарати. Перспективними матерiалами
для одержання магнiтокерованих адсорбентiв є нанокомпозити на основi магнетиту, покри-
того TiO2.
На сьогоднi iснує велика кiлькiсть робiт, присвячених вивченню оксидiв титану в рiзних
формах [9–11]. Проте до медичних засобiв ставиться ряд вимог: бiосумiснiсть з тканинами
живого органiзму, певний клас чистоти та безпечностi. Вiдомо [2, 3], що медичнi препарати
не повиннi мати шкiдливих продуктiв синтезу, тому для модифiкацiї магнiтних частинок
TiO2 доцiльне застосування алкiлортотитанатiв, якi розкладаються в процесi термооброб-
ки [10–12]. Рацiональним методом для одержання плiвок та порошкiв на основi (TiO2)x
є золь-гель технологiя [7, 11, 12]. Однак процеси модифiкування магнетиту оксидами мета-
лiв iз застосуванням цiєї технологiї недостатньо вивченi. Не з’ясовано, який краще вибрати
компонент для модифiкування магнетиту оксидом титану, як забезпечити мiцний зв’язок
150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №2
мiж поверхнею магнетиту i модифiкатором, не визначено оптимальнi умови модифiкування
магнетиту для одержання нанокомпозитiв без домiшок.
Мета роботи — одержати нанокомпозити на основi магнетиту, модифiкованого дiоксидом
титану та дослiдити їх властивостi.
Як основу для модифiкування використано нанокристалiчний магнетит (питома поверх-
ня — 99–100 м2/г, розмiр нанокристалiтiв 30–50 нм). Магнетит одержували за реакцiєю
спiвосадження солей дво- та тривалентного залiза (FeSO4 та FeCl3 у лужному середовищi,
аналогiчно описаному в [5, 6]).
Для одержання нанокомпозитiв на основi магнетиту, модифiкованого дiоксидом титану,
як модифiкуючий агент застосовано н-бутилортотитанат. Запропонована методика базуєть-
ся на реакцiї перетворення н-бутилортотитанату на поверхнi магнетиту в TiO2. Це перетво-
рення складається з таких процесiв: гiдролiзу н-бутилортотитанату; подальшої конденсацiї
продуктiв гiдролiзу з утворенням полiмерiв; руйнування полiмеру при пiдвищеннi темпе-
ратури з утворенням аморфного TiO2.
На першiй стадiї модифiкування порошок магнетиту обробляли 25%-м розчином н-бу-
тилортотитанату в безводному бутанолi i проводили ретельне перемiшування в ультразву-
ковому диспергаторi УЗДН-2. У процесi змiшування вiдбувається перехiд золь фракцiї про-
дуктiв гiдролiзу н-бутилортотитанату в гель. Одержаний гель сушили вiд залишкiв бути-
лового спирту при 105 ◦С протягом 6 год. На наступнiй стадiї проводили термообробку
одержаного порошку: спочатку поступово нагрiвали в атмосферi аргону до 450 ◦С i потiм
витримували за цих умов 2 год. Для оцiнки стiйкостi одержаних нанокомпозитiв i магне-
титу до пiдвищених температур їх порошки додатково нагрiвали на повiтрi i в атмосферi
аргону до 900 ◦С. Вмiст TiO2 на поверхнi змiнювали вiд 0,1 до 0,5 грамiв на 1 грам маг-
нетиту (вiд 1,67 ммоль до 8,3 ммоль), що становило вiд 1,67 · 10−5 до 8,3 · 10−5 моль/м2.
При розробцi рецептури для одержання 1 моль TiO2 брали 4,3 моль н-бутилортотитанату
та надлишок води.
Процеси гiдролiзу алкiлортотитанатiв та їх полiмеризацiї описанi в [10, 11]. Слiд зазна-
чити, що реакцiя гiдролiзу проходить достатньо швидко. Ступiнь полiмеризацiї i будова
полiмерiв значною мiрою залежить вiд спiввiдношення ортотитанату та води, яка потрiб-
на для досягнення бажаного ступеня гiдролiзу, умов проведення гiдролiзу, каталiзаторiв
тощо [10–12].
Процеси гiдролiзу здiйснювали поступово [10, 11]:
OR
|
OR−Ti−OR
|
OR
+ H2O −→
OR
|
RO−Ti−OH
|
OR
+ ROH, (1)
OR
|
2OR−Ti−OH
|
OR
−→
OR OR
| |
RO−Ti−O−Ti−OR
| |
OR OR
+ H2O, (2)
де R — радикал C4H9.
У роботi [10] показано, що процес гiдролiзу залишкових бутоксигруп вiдбувається значно
складнiше. В [10, 11] висловлюється думка, що застосування малої кiлькостi води в процесi
гiдролiзу ортотитанату приводить до утворення лiнiйних полiмерiв.
Отже, використовуючи надлишок води, ми вважаємо, що надлишкова вода буде сприяти
бiльш швидкому процесу гiдролiзу i утворенню просторової сiтки полiмеру на поверхнi
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №2 151
Рис. 1. Дифрактограми зразкiв вихiдного магнетиту (1 ) та магнетиту, модифiкованого дiоксидом титану (2 )
магнетиту. Процес гiдролiзу i полiконденсацiї для розрахунку продуктiв синтезу можна
умовно виразити двома рiвняннями:
OR
|
OR−Ti−OR
|
OR
+ 4H2O −→
OH
|
HO−Ti−OH
|
OH
+ 4ROH, (3)
Ti(OH)4 −→ TiO2 + 2H2O. (4)
Проте, як було зазначено вище, процес гiдролiзу i полiконденсацiї iде значно складнiше.
Для вивчення структури нанокомпозитiв використовували рентгеноструктурний аналiз.
Дифрактограми зразкiв реєстрували на дифрактометрi ДРОН-УМ1 у випромiненнi CuKα
лiнiї анода i Ni фiльтром у вiдбитому пучку з використанням фокусування рентгенiвських
променiв за Брегом–Брентано [5]. При цьому вводили такi позначення: I — iнтенсивнiсть,
с−1; 2θ — значення кута вiдбитого променя, кут. град.
Для оцiнки ймовiрних перетворень, що вiдбуваються на поверхнi магнетиту, є рацiо-
нальним використання методу iнфрачервоної (IЧ) спектроскопiї з Фур’є нагромадженням.
Спектри реєстрували за допомогою спектрометра “Perkin Elmer” (модель 1720Х) в дiапа-
зонi 400–4000 см−1.
Для дослiдження магнiтних властивостей використовували вiбрацiйний магнiтометр
(частота коливання мембрани 70 Гц). Дослiдження проведено в сталих магнiтних полях
з напруженiстю до 150 кА/м. На основi експериментальних результатiв будували циклiчнi
залежностi значень питомої намагнiченостi (σi) вiд напруженостi магнiтного поля (петлi
гiстерезису). Використовуючи цi залежностi, визначали такi магнiтнi характеристики по-
рошкiв магнетиту та нанокомпозитiв: значення граничної питомої намагнiченостi при на-
сиченнi (σs), залишкової питомої намагнiченостi (σr), коерцитивної сили Hc.
Результати дослiджень нанокомпозитiв методом рентгеноструктурного аналiзу, даних
IЧ-Фур’є спектроскопiї та магнiтних випробовувань наведено на рис. 1–3. З рис. 1 видно,
що на рентгенограмах зразкiв немодифiкованого магнетиту (без термообробки) i модифiко-
ваного магнетиту з покриттям 0,2 грамiв TiO2 на 1 грам (з термообробкою 2 год при 450 ◦С
в атмосферi аргону) спостерiгаються пiки, що вiдповiдають кристалiчнiй фазi магнетиту
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №2
(за умови 2θ = 30,1, 35,6, 44,0, 53,3, 57,4, 62,8 кут. град. з мiжплощинними вiдстанями 0,296,
0,252, 0,205, 0,171, 0,160, 0,147 нм (JCPDS № 19–629) з кубiчною сингонiєю. Середнiй розмiр
кристалiтiв магнетиту, визначений за формулою Шерера [5], становить приблизно 10–15 нм.
На дифрактограмi магнетиту, модифiкованого оксидом титану (див. рис. 1, крива 2 ), iнтен-
сивнiсть пiкiв магнетиту дещо зменшується та пiдвищується iнтенсивнiсть в областi кутiв
дифракцiї 2θ = 35 кут. град. Iншi дифракцiйнi ефекти не спостерiгаються. Отже, моди-
фiкування магнетиту н-бутилортотитанатом з подальшою термообробкою протягом 2 год
при 450 ◦С в атмосферi аргону приводить до утворення некристалiчної фази сполуки ти-
тану, що спричинює пониження iнтенсивностi пiкiв магнетиту та зростання iнтенсивностi
розсiювання в тiй кутовiй областi дифрактограми, де найчастiше спостерiгається дифузне
гало для аморфних речовин.
На вiдмiну вiд немодифiкованого магнетиту без термообробки i вищезгаданих нано-
композитiв, рентгенограми порошкiв немодифiкованого магнетиту, що пiддавали термооб-
робцi до 400–470 ◦С як на повiтрi, так i в атмосферi аргону, мiстять фракцiю немагнiтного
α-Fe2O3. Цiй фазi вiдповiдають пiки 2θ = 33,1 кут. град. з мiжплощинною вiдстанню 0,27 нм
(JCPDS № 33–664). Таким чином, нагрiвання до 400 ◦С приводить до часткового окиснення
магнетиту, а термообробка при температурi 470 ◦С викликає майже повний перехiд магне-
титу в α-Fe2O3. Аналогiчнi данi щодо окиснення магнетиту наведено в [5]. Слiд вiдзначити,
що порошки нанокомпозитiв з вмiстом 0,2–0,5 грамiв TiO2 на 1 грам магнетиту навiть пiсля
нагрiвання в атмосферi аргону до 900 ◦С з подальшим охолодженням не втрачають магнiт-
них властивостей. Таким чином, за допомогою рентгеноструктурного аналiзу (див. рис. 1)
та випробування в магнiтному полi встановлено, що при температурi понад 400 ◦С при
нагрiваннi як на повiтрi, так i в атмосферi аргону, магнетит переходить в α-Fe2O3 i втра-
чає магнiтнi властивостi. Наявнiсть покриття з TiO2 в нанокомпозитах сприяє пiдвищенню
їх термостабiльностi i перешкоджає окисненню внутрiшнього шару магнетиту. Слiд також
вiдзначити, що таке покриття рентгеноаморфне i пiкiв, характерних для анатазу, на рент-
генограмах не спостерiгається (див. рис. 1, крива 2 ).
Необхiдно було з’ясувати, за яких температур бажано вести термообробку, щоб досяг-
ти розкладу продуктiв гiдролiзу н-бутилортотитанату i зберегти адсорбцiйнi властивостi
нанокомпозитiв. За даними авторiв [13], нагрiвання вище 400 ◦С може призвести до необо-
ротного процесу втрати гiдроксильних груп на поверхнi оксидiв (SiO2, TiO2), що небажано
для адсорбентiв. Тому подальшу термообробку нанокомпозитiв вище 400–450 ◦С вважали
недоцiльною. Крiм того, кристалiзацiя аморфного TiO2 в анатаз також, на нашу думку,
може знизити активнiсть поверхневого шару.
Для оцiнки поверхневих шарiв магнетиту проаналiзуємо спектри дифузного вiдбиття
магнетиту та нанокомпозитiв на його основi. З рис. 2 видно, що цi спектри iстотно вiдрiз-
няються. Так, спектр порошку магнетиту має такi смуги поглинання (СП) (див. рис. 2, а).
СП 442, 480 i 580 см−1 характеризують коливання зв’язкiв Fe−O оксидiв залiза, що покри-
вають поверхню частинок магнетиту [5, 14]. СП 895, 976, 1050 см−1 та 1121 см−1 належать
деформацiйним коливанням Fe−OH груп [5, 14]. Дифузна СП у дiапазонi 2800–3500 см−1
вiдповiдає коливанням гiдроксильних груп поверхнi магнетиту та води в рiдкiй фазi i вказує
на наявнiсть водневих зв’язкiв [13]. СП при 1655 см−1 зумовлена деформацiйними коливан-
нями молекул води, адсорбованої на поверхнi магнетиту. Поява смуги поглинання 1442 см−1,
на нашу думку, не характерна для магнетиту i вказує на наявнiсть iонiв NH+
4
, що залиши-
лися в магнетитi навiть пiсля багаторазового промивання осаду дистильованою водою. Так,
у роботi [13] показано, що наявнiсть СП за 1450 см−1 розглядається як результат присут-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №2 153
Рис. 2. IЧ-Фур’є спектри вихiдного нанорозмiрного магнетиту (а); нанокомпозитiв на основi магнетиту,
модифiкованого TiO2 (б ); анатазу (в)
ностi iонiв амонiю, що утворилися при реакцiї амiаку iз залишковою водою на поверхнi.
Нами встановлено, що iнтенсивнiсть цiєї смуги значно зменшується пiсля термообробки
магнетиту до 380 ◦С.
Наявнiсть суцiльного покриття TiO2 на поверхнi магнетиту приводить до суттєвих змiн
в спектрах вiдбиття нанокомпозитiв. Так, для зразкiв з 0,2 г TiO2 спостерiгається широка
СП в областi 690, 957 см−1, суцiльна СП вiд 1050 см−1 до 1211 см−1, а також СП 1439,
1635 см−1, дифузна СП при 3300–3400 см−1 та вузька СП при 3740 см−1.
Для визначення сполук в поверхневому шарi нанокомпозитiв був записаний IЧ-спектр
анатазу (див. рис. 2, в). Цей спектр має слабку СП при 3689 см−1, широку СП 3300–
3400 см−1, iнтенсивну СП при 1635 см−1, СП при 1132, 1045 см−1, та дифузну СП при 600–
800 см−1. Порiвняння спектрiв нанокомпозитiв i анатазу свiдчить про їх схожiсть. Дiйсно,
СП при 600–800 см−1, що спостерiгається в обох спектрах, за лiтературними даними [14, 15],
пов’язана з валентними коливаннями зв’язку Ti−O. Дифузна СП при 3300–3400 см−1 на-
лежить до валентних коливань гiдроксильних груп адсорбованої води в рiдкiй фазi. Згiдно
з даними роботи [13], для анатазу характернi двi смуги поглинання при 3715 та 3680 см−1,
що належать до валентних коливань вiльних гiдроксильних груп на поверхнi TiO2. Проте
СП 3715 см−1 в одержаному нами спектрi анатазу не проявляється, а лише спостерiгається
154 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №2
Рис. 3. Залежнiсть питомої намагнiченостi σ вiд напруженостi магнiтного поля (петлi гiстерезису) для
зразка немодифiкованого магнетиту (а) та модифiкованого дiоксидом титану (0,2 грамiв TiO2 на 1 грам
магнетиту) (б ). а
′, б
′ — фрагменти вiдповiдних рисункiв а i б для визначення значень коерцитивної сили
Hc та залишкової намагнiченостi σr
при 3680 см−1. Для зразкiв нанокомпозитiв проявляється тiльки СП 3743 см−1, яка, на нашу
думку, належить до валентних коливань вiльних гiдроксильних груп на поверхнi аморфно-
го TiO2. Ця СП бiльш чiтко проявляється пiсля нагрiвання до 450 ◦С. Смуга поглинан-
ня 3740 см−1 спостерiгається також для зразкiв кремнезему, нагрiтих до 400–450 ◦С [14].
Отже, бiльшiсть основних смуг поглинання нанокомпозиту Fe3O4/TiO2 i анатазу мають
близькi значення, що свiдчить про iдентифiкацiю фази TiO2 на поверхнi магнетиту. Про-
те нанокомпозит, крiм вищезгаданих смуг поглинання, що спостерiгаються для анатазу,
має суцiльну смугу поглинання вiд 1070 до 1211 см−1 (замiсть 1047 та 1121 см−1, що на-
лежать коливанням Fe−OH). Можна припустити, що СП вiд 1047 до 1121 см−1 можуть
належати поверхневим групам TiO2 на поверхнi магнетиту. Проте суцiльна смуга поглина-
ння вiд 1132 до 1211 — нова СП, що не характерна для анатазу або рутилу [13, 15]. Ця СП
найбiльш ймовiрно належить поверхневим сполукам, що утворилися при взаємодiї TiO2 та
магнетиту.
На основi аналiтичних даних IЧ-Фур’є спектроскопiї зроблено припущення, що гiдро-
ксильнi групи, якi утворилися в процесi гiдролiзу ортотитанату на початковiй стадiї синтезу,
реагують з гiдроксильними групами на поверхнi магнетиту з утворенням хiмiчних зв’язкiв
за типом Fe−O−Ti.
Далi гiдролiз продовжується, вiдбувається полiконденсацiя, руйнування полiмеру (за
умовами синтезу) i утворюються поверхневi сполуки TiO2.
Викликало iнтерес з’ясувати, як впливає покриття TiO2 та його вмiст на магнiтнi влас-
тивостi магнетиту. Дослiдження магнiтних властивостей одержаних матерiалiв дали та-
кi результати (див. рис. 3). З рис. 3 видно, що як для немодифiкованого магнетиту, так
i для порошкiв нанокомпозитiв, модифiкованих TiO2, характернi вузькi петлi гiстерезису,
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №2 155
що свiдчить про малi втрати при перемагнiчуваннi зразкiв. Так, зразки магнетиту, покри-
того 0,2 грамiв на 1 грам магнетиту мають граничну питому намагнiченiсть насичення
σs = 4,76 мкТл · м3/кг, залишкову намагнiченiсть σr = 0,21 мкТл ·м3/кг, коерцитивну силу
Hc = 1,03 кАм (тобто дещо нижчi показники у порiвняннi з немодифiкованим магнети-
том). Збiльшення вмiсту покриття вiд 0,2 до 0,5 грамiв на 1 грам магнетиту призводить до
зниженння значень σs, σr та Hc.
Таким чином, нами розроблено методику синтезу нанокомпозитiв на основi магнетиту,
модифiкованого оксидом титану з рiзним вмiстом (вiд 0,1 до 0,5 грамiв на 1 грам магне-
титу). Дослiджено їх структуру та властивостi. Показано, що одержаним нанокомпозитам
притаманна бiльш висока термостабiльнiсть (до 500 ◦С) на повiтрi у порiвняннi з немоди-
фiкованим магнетитом (до 400 ◦С). Встановлено, що магнiтнi характеристики одержаних
нанокомпозитiв близькi до немодифiкованого магнетиту. На основi дослiджень IЧ-Фур’є
спектроскопiї зроблено припущення про можливiсть утворення хiмiчних зв’язкiв мiж по-
верхневими групами частинок Fe3O4 i TiO2 (типу Fe−O−Ti).
Одержанi нанокомпозити рекомендовано використати за основу для нанесення лiкiв, як
засоби гiпертермiчної дiї (використання нагрiвання за рахунок процесiв перемагнiчування
наночастинок для зниження росту пухлин), як адсорбенти для очистки кровi. При апробацiї
нанокомпозитiв як адсорбентiв для очистки кровi було встановлено, що нанокомпозити
магнетит/TiO2 адсорбують приблизно 80% вiрусiв везикулярного стоматиту.
1. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направлений исследований / Под. ред. М.К. Ро-
ко, Р.С. Уильямса. – Москва: Мир, 2002. – 292 с.
2. Рымарчук В.И., Маленков А.Г., Радкевич Л.А., Сабодаш В.М. Физические основы применения фер-
ромагнетиков, введенных в организм // Биофизика. – 1990. – 35, вып. 1. – С. 145–154.
3. Оборотова Н.А. Направленная доставка противоопухолевых препаратов. – 1991. – 36, № 10. –
С. 47–50.
4. Grüttner C., Teller J., Sehütt W., Westphal F. et al. Preparation and characterization of magnetic nano-
spheres for in vivo application. Scientific and Chemical Applications of Magnetic Carriers / Ed. by Hafeli
et al. – New York: Plenum Press, 2002. – P. 53–67.
5. Петрановська А.Л., Федоренко О.М., Горбик О.О. та iн. Розробка та властивостi магнiточутливих
нанокомпозитiв для спрямованого транспорту лiкарських засобiв // Металофiзика, новiт. технологiї. –
2005. – 3, вип. 3. – С. 477–486.
6. Семко Л.С., Горбик П.П., Сторожук Л.П. и др. Синтез и свойства нанокомпозитов на основе маг-
нетита и полимеров // Тез. докл. междунар. конф. “Современное материаловедение: достижения и
проблемы”. – MMS – 2005. – Киев, 2005. – том II. – С. 693–694.
7. Semko L. S., Gorbik P.P., Storozhuk L. P., Dubrovin I.V. et al. Nanocomposites based on the magneti-
te modified by silica // NATO advanced research workshop “Pure and applied surface chemistry and
nanomaterials for human life and environmental protection”. – International conference “Nanomaterials in
chemistry, biology and medicine”. – Book of abstracts. – Kyiv, Ukraine. – September 14–17, 2005. – P. 120.
8. Латкин А.Т. Иммуномагнитная сепарация с последующей АТФ-метрией в экспрессиндикации ши-
гелл Зонне: Автореф. дис. . . . канд. мед. наук. – Москва, 2005. – 25 с.
9. Горощенко Я.Г. Химия титана. – Киев: Наук. думка, 1970. – 415 с.
10. Филд Р., Коув П. Органическая химия титана / Под ред. О.В. Ногиной. – Пер. с англ. – Москва:
Мир, 1969. – 263 с.
11. Brinker C. I., Scherer C.W. Sol-Gel Science. – Boston, San Diego, New York: Acad. Pres. Inc. – 1990. –
908 p.
12. Якименко О.А., Еременко А.М., Смирнова Н.П. и др. Фотопроцессы в наноразмерных TiO2 и
TiO2/SiO2 пленках и порошках: фотоиндуцированный перенос заряда от адсорбированного пиренме-
танола: Автореф. докл. Третьей междунар. конф. “Химия высокоорганизованных веществ и научные
основы нанотехнологии” (Санкт-Петербург, Россия, 2001). – Санкт-Петербург: НИИХ СПбГУ, 2001. –
С. 459–460.
156 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №2
13. Литтл Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул / Пер. с англ. – Мир: Москва, 1969. –
514 с.
14. Коваленко А.С., Гринь С. В., Ильин В. Г. Особенности темплатного синтеза мезопористых материа-
лов на основе титано-кремниевых эфиров // Теорет. и эксперим. химия. – 2004. – 40, № 1. – С. 46–51.
15. Накамото К. ИК-спектры и спектры неорганических и координационных соединений. – Москва:
Мир, 1991. – 505 с.
Надiйшло до редакцiї 24.02.2006Iнститут хiмiї поверхнi НАН України, Київ
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №2 157
|