Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия
Галлоизитные алюмосиликатныe нанотрубки модифицированы наночастицами оксида церия по реакции химического осаждения из раствора Се(NО₃)₃. Размер частиц оксида церия в нанокомпозитах составляет 4—15 нм. Морфологические и структурные характеристики нанокомпозитов получены с помощью методов электронной...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187950 |
| 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: | Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия / С.Я. Бричка, Л.Ю. Котел, Е.И. Оранская, А.В. Бричка, Т.В. Чернявская // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 6. — С. 97-100. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-187950 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бричка, С.Я. Котел, Л.Ю. Оранская, Е.И. Бричка, А.В. Чернявская, Т.В. 2023-02-04T18:31:05Z 2023-02-04T18:31:05Z 2013 Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия / С.Я. Бричка, Л.Ю. Котел, Е.И. Оранская, А.В. Бричка, Т.В. Чернявская // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 6. — С. 97-100. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187950 546.284+544.02 Галлоизитные алюмосиликатныe нанотрубки модифицированы наночастицами оксида церия по реакции химического осаждения из раствора Се(NО₃)₃. Размер частиц оксида церия в нанокомпозитах составляет 4—15 нм. Морфологические и структурные характеристики нанокомпозитов получены с помощью методов электронной микроскопии и рентгенофазового анализа. Галлоізитні алюмосилікатні нанотрубки модифіковано наночастками оксиду церію за реакцією хімічного осадження з розчину Се(NО₃)₃. Розмір часток оксиду церію в нанокомпозитах становить 4–15 нм. Морфологічні та структурні характеристики нанокомпозитів отримано за допомогою методів електронної мікроскопії та рентгенофазового аналізу. Halloysite aluminosilicate nanotubes containing nanoparticles of cerium oxide by the reaction of chemical precipitation from a solution of Ce(NO₃)₃. The particle size of the cerium oxide nanocomposites is 4-15 nm. Morphological and structural characteristics of nanocomposites obtained by electron microscopy and X-ray analysis. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия Модифікування алюмосилікатних нанотрубок діоксидом церію Aluminosilicate nanotubes modification with cerium dioxide Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия |
| spellingShingle |
Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия Бричка, С.Я. Котел, Л.Ю. Оранская, Е.И. Бричка, А.В. Чернявская, Т.В. Неорганическая и физическая химия |
| title_short |
Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия |
| title_full |
Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия |
| title_fullStr |
Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия |
| title_full_unstemmed |
Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия |
| title_sort |
модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия |
| author |
Бричка, С.Я. Котел, Л.Ю. Оранская, Е.И. Бричка, А.В. Чернявская, Т.В. |
| author_facet |
Бричка, С.Я. Котел, Л.Ю. Оранская, Е.И. Бричка, А.В. Чернявская, Т.В. |
| topic |
Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Украинский химический журнал |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Модифікування алюмосилікатних нанотрубок діоксидом церію Aluminosilicate nanotubes modification with cerium dioxide |
| description |
Галлоизитные алюмосиликатныe нанотрубки модифицированы наночастицами оксида церия по реакции химического осаждения из раствора Се(NО₃)₃. Размер частиц оксида церия в нанокомпозитах составляет 4—15 нм. Морфологические и структурные характеристики нанокомпозитов получены с помощью методов электронной микроскопии и рентгенофазового анализа.
Галлоізитні алюмосилікатні нанотрубки модифіковано наночастками оксиду церію за реакцією хімічного осадження з розчину Се(NО₃)₃. Розмір часток оксиду церію в нанокомпозитах становить 4–15 нм. Морфологічні та структурні характеристики нанокомпозитів отримано за допомогою методів електронної мікроскопії та рентгенофазового аналізу.
Halloysite aluminosilicate nanotubes containing nanoparticles of cerium oxide by the reaction of chemical precipitation from a solution of Ce(NO₃)₃. The particle size of the cerium oxide nanocomposites is 4-15 nm. Morphological and structural characteristics of nanocomposites obtained by electron microscopy and X-ray analysis.
|
| issn |
0041–6045 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/187950 |
| citation_txt |
Модифицирование алюмосиликатных нанотрубок диоксидом церия / С.Я. Бричка, Л.Ю. Котел, Е.И. Оранская, А.В. Бричка, Т.В. Чернявская // Украинский химический журнал. — 2013. — Т. 79, № 6. — С. 97-100. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bričkasâ modificirovaniealûmosilikatnyhnanotrubokdioksidomceriâ AT kotellû modificirovaniealûmosilikatnyhnanotrubokdioksidomceriâ AT oranskaâei modificirovaniealûmosilikatnyhnanotrubokdioksidomceriâ AT bričkaav modificirovaniealûmosilikatnyhnanotrubokdioksidomceriâ AT černâvskaâtv modificirovaniealûmosilikatnyhnanotrubokdioksidomceriâ AT bričkasâ modifíkuvannâalûmosilíkatnihnanotrubokdíoksidomceríû AT kotellû modifíkuvannâalûmosilíkatnihnanotrubokdíoksidomceríû AT oranskaâei modifíkuvannâalûmosilíkatnihnanotrubokdíoksidomceríû AT bričkaav modifíkuvannâalûmosilíkatnihnanotrubokdíoksidomceríû AT černâvskaâtv modifíkuvannâalûmosilíkatnihnanotrubokdíoksidomceríû AT bričkasâ aluminosilicatenanotubesmodificationwithceriumdioxide AT kotellû aluminosilicatenanotubesmodificationwithceriumdioxide AT oranskaâei aluminosilicatenanotubesmodificationwithceriumdioxide AT bričkaav aluminosilicatenanotubesmodificationwithceriumdioxide AT černâvskaâtv aluminosilicatenanotubesmodificationwithceriumdioxide |
| first_indexed |
2025-11-24T16:49:20Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:49:20Z |
| _version_ |
1850489036962004992 |
| fulltext |
УДК 546.284+544.02
С.Я.Бричка, Л.Ю.Котел, Е.И.Оранская, А.В.Бричка, Т.В.Чернявская
МОДИФИЦИРОВАНИЕ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ НАНОТРУБОК ДИОКСИДОМ ЦЕРИЯ
Галлоизитные алюмосиликатныe нанотрубки модифицированы наночастицами оксида церия по
реакции химического осаждения из раствора Се(NО3)3. Размер частиц оксида церия в нанокомпози-
тах составляет 4—15 нм. Морфологические и структурные характеристики нанокомпозитов получе-
ны с помощью методов электронной микроскопии и рентгенофазового анализа.
ВВЕДЕНИЕ. Галлоизитные алюмосиликат-
ные нанотрубки (ГНТ) представляют собой уни-
кальный природный трубчатый наноразмерный
материал, обладающий рядом свойств, выделя-
ющих его из семейства слоистых алюмосилика-
тов. Данные о составе, структуре, физических
свойствах и применении галлоизитных нанотру-
бок, в частности в качестве адсорбентов, катали-
заторов, структурообразующих агентов, напол-
нителей полимеров проанализированы в обзоре
[1]. Модифицирование нанотрубок приводит к
изменению их функциональных свойств. Так, на-
пример, нанесением никеля на нанотрубки полу-
чают контейнеры, защищающие инкапсулиро-
ванные в них вещества от электромагнитного
излучения [2]. Нанотрубки, модифицированные
γ-аминопропилтриэтоксисиланом , служат осно-
вой композиционных материалов [3], а модифи-
цированные порфиринами железа (III) — высо-
коселективные катализаторы в реакции окисле-
ния циклооктена [4].
Галлоизитные нанотрубки не подвергаются
биодеградации, их биосовместимость продемон-
стрирована при использовании в качестве суб-
страта для размножения стволовых клеток [1].
Изучен ряд физико-химических параметров на-
нотрубок, важных для внедрения их в медицине,
ветеринарии, косметологии и агрохимии [5]. В
работе [6] описано выделение в раствор из на-
нотрубок инкапсулированных лекарственных пре-
паратов, скорость выделения которых была в 50
—100 раз ниже, чем для микро- и наночастиц
других носителей.
Оксид церия традиционно применяется в
качестве абразивов, полирующих веществ, ката-
лизаторов. Биологическая активность нанокри-
сталлического диоксида церия открывает новые
перспективные области его использования [7, 8].
Его уникальные антиоксидантные свойства на-
ряду с низкой токсичностью могут привести к
созданию новых типов лекарств.
Цель работы — синтез нанокомпозитов гал-
лоизитные нанотрубки/наноразмерный оксид це-
рия как перспективных биоактивных материалов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. Галлоизи-
тные нанотрубки (NaturalNano, Inc.) модифици-
ровали оксидом церия по реакции осаждения из
раствора нитрата церия гидроксидом натрия в
суспензии ГНТ до достижения значений рН 8–9.
Полученный осадок нанокомпозитов высуши-
вали при 383 К. Образцы нанотрубок ГНТ/СеО2
с содержанием оксида церия 5.2 и 31 % мас.
получены исходя из стехиометрического соотно-
шения реагентов. Образцы характеризовали с по-
мощью сканирующего (MIRA3 LMU, TESCAN)
и трансмиссионного (Hitachi H-800) электронных
микроскопов, методами электронной дифрак-
ции в выбранной области и рентгенографичес-
кого анализа (дифрактометр ДРОН-4-07 с CuKα-
излучением). Для получения изображений на
сканирующем электронном микроскопе на об-
разцы галлоизитов напыляли проводящий слой
углерода толщиной около 3 нм. Удельную по-
верхность материалов после их прокаливания
при 150 oС определяли с помощью метода тер-
модесорбции аргона с погрешностью экспери-
ментальных значений ± 10 %.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ. Трубчатый
галлоизит [1] описывают химической формулой
Al2Si2O5(OH)4⋅nH2O, где n =0–2. Электронные
изображения исходных галлоизитов представле-
ны на рис. 1,а, из которых следует, что массив
материала состоит из беспорядочно размещен-
ных нанотрубок. В противоположность углерод-
ным аналогам они не формируют прочных агре-
гатов и агломератов, что облегчает выделение
© С.Я .Бричка, Л .Ю .Котел, Е.И .Оранская, А.В.Бричка, Т.В.Чернявская , 2013
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 6 97
индивидуальных трубок. По данным ТЭМ в об-
разцах наряду с нанотрубками наблюдаются
частицы, не имеющие трубчатой морфологии и
полостей. Диапазон распределения нанотрубок
по внешним диаметрам составляет 5—140 нм с
максимумом при 50 нм (рис. 2,а), а максимум рас-
пределения по внутренним диаметрам наблю-
дается около 14 нм (рис. 2,б), что указывает на
значительную толщину стенок 18 нм. Галлоизи-
тные нанотрубки являются многослойными.
Структура галлоизита описывается в рам-
ках гексагональной сингонии с параметрами эле-
ментарной ячейки а =5.11—5.13 Ao и парамет-
ром с, величина которого зависит от степени
гидратации данного алюмосиликата. В ряду из-
вестных минералов параметр с имеет значения
10.03 и 7.14—7.3 Ao соответственно для гидрати-
рованных и негидратированных форм галлоизи-
та (галлоизит-10Ao и галлоизит-7Ao ). Для просто-
ты идентификации форм галлоизита используют
рефлекс (001) на соответствующих рентгенограм-
Неорганическая и физическая химия
a
б
в
Рис. 1. ТЭМ- и СЭМ-изображения исходных галлоизи-
тов (а) и модифицированных диоксидом церия с содер-
жанием 5.2 (б) и 31 % (в).
Рис. 2. Распределение по размерам внешних D (а),
внутренних d (б) диаметров и длины l (в) галлоизитов.
N — количество нанотрубок.
a
б
в
98 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 6
мах. Величина межплоскостного расстояния
d001 определяет величину параметра с гекса-
гональной решетки галлоизита. С химичес-
кой точки зрения он соответствует сумме тол-
щин единичного слоя, состоящего из двух се-
ток — кремнекислородной тетраэдрической
и алюмогидроксилкислородной октаэдричес-
кой (7.14 Ao ) и монослоя воды (3 Ao ). Дегид-
ратация галлоизита-10Ao приводит к фор-
мированию галлоизита-7Ao с d001=7.14 Ao .
Исходя из вышеизложенного в зависи-
мости от степени гидратации исследуемых
нанотрубок количество слоев из кремнекис-
лородной и алюмогидроксилкислородной се-
ток в их стенках может варьировать от 18 до
25 при толщине стенки 18 нм. Длина алюмоси-
ликатных нанотрубок изменяется от десятков до
сотен нанометров со средними значениями в
пределах 100—600 нм (рис. 2,в).
Образцы модифицированных оксидом це-
рия алюмосиликатных нанотрубок на электрон-
ных изображениях на просвет (рис. 1,б,в) име-
ют ряд отличительных черт. На ТЭМ-изображе-
ниях появляются наночастицы, расположенные
вблизи нанотрубок. СЭМ-изображения исход-
ного и модифицированных оксидом церия об-
разцов галлоизита практически не отличаются,
что обусловлено наличием углеродной пленки
толщиной 2–5 нм, соизмеримой с размером на-
блюдаемых в модифицированном галлоизите
наночастиц. Наблюдаемые на электронограм-
мах частиц модификатора рефлексы с межплос-
костными расстояниями d100 =3.12, d200 =2.7, d220
=1.89 и d311 =1.64 Ao относятся к фазе диоксида
церия [9, 10].
Представленная на рис. 3,кривая 1 дифрак-
тограмма исходного галлоизита свидетельству-
ет о присутствии в нанотрубках гидратирован-
ной — 10Ao и негидратированной — 7Ao форм
галлоизита.
В результате модифицирования нанотру-
бок по предложенной схеме происходит образо-
вание диоксида церия кубической сингонии СеО2,
обнаруживаемое по характерным рефлексам на
дифрактограммах (рис. 3, кривые 2, 3), что сог-
ласуется с данными электронографии. Наблю-
даемое уширение рефлексов СеО2 указывает на
формирование кристаллитов наноразмерного мас-
штаба. Исчезновение рефлекса (001) гидратиро-
ванного галлоизита на дифрактограммах моди-
фицированных образцов, очевидно, связано с де-
сорбцией воды из межслоевого пространства сте-
нок трубчатого галлоизита.
По данным электронной микроскопии раз-
мер частиц диоксида церия для образца ГНТ/
СеО2 (5.2 %) составляет 4–11 нм, а для ГНТ/
СеО2 (31 %) — 6–15 нм. Очевидно, что увеличе-
ние концентрации модификатора ведет к образо-
ванию частиц большего размера. На наш взгляд,
наноразмерный носитель имеет темплатирую-
щее действие. Так, в работе [11] было показано,
что при модифицировании углеродных нано-
трубок (УНТ) диоксидом церия (31 %) в усло-
виях, близких к условиям модифицирования гал-
лоизитных нанотрубок, образуются частицы СеО2
диаметром 6–10 нм. Образование наноразмерно-
го диоксида церия может быть объяснено также
присутствием значительного количества гетеро-
генных контактов между галлоизитными нано-
трубками, что препятствует кристаллизации СеО2.
Размеры синтезированных частиц диоксида це-
рия 4–15 нм сопоставимы с литературными дан-
ными [12, 13]. Следует отметить, что предложен-
ная методика безтемплатного синтеза позволяет
значительно уменьшить размер частиц СеО2 и
стоимость получения наноразмерного CeO2.
ВЫВОДЫ. Предложена методика модифици-
рования галлоизитных нанотрубок наноразмер-
ным оксидом церия по реакции между Ce(NO3)3
и NaOH в водном растворе при отсутствии ста-
билизаторов и комнатной температуре для сни-
Рис. 3. Дифрактограммы галлоизитов: исходного (1),
модифицированных диоксидом церия с содержанием 5.2
(2) и 31 % (3); с — фаза диоксида церия, х — примесь.
ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 6 99
жения стоимости их производства. Методами
сканирующей и просвечивающей электронной
микроскопии, рентгенофазового анализа уста-
новлена структура и размер частиц модификато-
ра. Частицы модификатора представляют собой
диоксид церия CeO2 кубической модификации
с размером 4–15 нм.
РЕЗЮМЕ. Галлоізитні алюмосилікатні нано-
трубки модифіковано наночастками оксиду церію за
реакцією хімічного осадження з розчину Се(NО3)3.
Розмір часток оксиду церію в нанокомпозитах ста-
новить 4–15 нм. Морфологічні та структурні харак-
теристики нанокомпозитів отримано за допомогою
методів електронної мікроскопії та рентгенофазово-
го аналізу.
SUMMARY. Halloysite aluminosilicate nanotu-
bes containing nanoparticles of cerium oxide by the re-
action of chemical precipitation from a solution of
Ce(NO3)3. The particle size of the cerium oxide nano-
composites is 4-15 nm. Morphological and structural
characteristics of nanocomposites obtained by electron
microscopy and X-ray analysis.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бричка С.Я. // Наноструктурное материаловедение.
-2009. -№ 2. -C. 40—53.
2. Baral S., Brandow S., Gaber B.P. // Chem. Mater. -1993.
-5, № 9. -P. 1227—1232.
3. Y uan P., Southon P.D., L iu Z . et al. // J. Phys.
Chem. C. -2008. -112, № 40. -P. 15742—15751.
4. M achado G.S., Castro K.A.D.F., W ypych F. et al. //
J. Mol. Catal. A: Chem. -2008. -283, № 1–2. -P.
99—107.
5. Levis S .R ., Deasy P.B. // Int. J. Pharm. -2002. -243,
№ 1–2. -P. 125—134.
6. Lvov Y u.M ., Shchukin D.G., M ohwald H. et al. //
ACS Nano. -2008. -2, № 5. -P. 814—820.
7. Иванов В.К., Щербаков А .Б ., Усатенко А .В. // Успе-
хи химии. -2009. -78, № 9. -C. 924—941.
8. Karakoti A.S., M onteiro-Riviere N.A., Aggarwal R. et
al. // J. Minerals, Metals and Materials Soc. -2008.
-60, № 3. -P. 33—37.
9. Ковальская Е.А ., Бричка С.Я., Картель Н .Т . и др.
// Поверхность. -2010. -Вып. 2(17). -С. 205—213.
10. Brichka S .Y a., Y anchuk I.B., Konchits A .A . et al. //
Хімія, фізика та технологія поверхні. -2011. -2, №
1. -С. 34—40.
11. Бричка А .В., Янчук И .Б., Котел Л.Ю . и др. // Укр.
хим. журн. -2011. -77, № 3. -С. 17—20.
12. Y uan Q., Duan H.-H., Li L.-L. et al. // J. Colloid In-
terface Sci. -2009. -335, № 2. -Р. 151—167.
13. W eber W .H., Hass K.C., M cBride J.R . // Phys. Rev.
B. -1993. -48, № 1. -Р. 178—185.
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Поступила 14.11.2012
НАН Украины, Киев
Неорганическая и физическая химия
100 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2013. Т. 79, № 6
|