Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц
Исследовано влияние ЭДТА, гуминовой кислоты и ортофосфата натрия на формирование в аэрируемой системе стального электрода ферримагнитных частиц и устойчивость их водных золей. Показано, что наибольшей устойчивостью обладают золи феррита кобальта CoFe₂O₄, а наименьшей – феррита меди CuFe₂O₄ . По стаб...
Saved in:
| Published in: | Наноструктурное материаловедение |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62707 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц / Е.Н. Лавриненко, В.И. Шостик, И.М. Астрелин, В.А. Прокопенко, Е.А. Маслова // Наноструктурное материаловедение. — 2010. — № 2. — С. 3-15. — Бібліогр.: 47 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859826475286396928 |
|---|---|
| author | Лавриненко, Е.Н. Шостик, В.И. Астрелин, И.М. Прокопенко, В.А. Маслова Е.А. |
| author_facet | Лавриненко, Е.Н. Шостик, В.И. Астрелин, И.М. Прокопенко, В.А. Маслова Е.А. |
| citation_txt | Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц / Е.Н. Лавриненко, В.И. Шостик, И.М. Астрелин, В.А. Прокопенко, Е.А. Маслова // Наноструктурное материаловедение. — 2010. — № 2. — С. 3-15. — Бібліогр.: 47 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наноструктурное материаловедение |
| description | Исследовано влияние ЭДТА, гуминовой кислоты и ортофосфата натрия на формирование в аэрируемой системе стального электрода ферримагнитных частиц и устойчивость их водных золей. Показано, что наибольшей устойчивостью обладают золи феррита кобальта CoFe₂O₄, а наименьшей – феррита меди CuFe₂O₄ . По стабилизирующему влиянию на ферримагнитные частицы получен ряд ЭДТА < ГК < NaH₂PO₄ . Введение в дисперсионную среду растворов ЭДТА и NaH₂PO₄ приводит к формированию фазы лепидокрокита γ-FeOOH с примесью маггемита γ -Fe₂O₃, а введение гуминовой кислоты – фазы гетита α -FeOOH. Водные золи ферримагнитных частиц гомогенны, обладают коллоидной устойчивостью и могут использоваться при исследовании медико-биологических систем.
Досліджено вплив ЕДТА, гумінової кислоти та ортофосфату натрію на формування в аерованій системі сталевого електрода феримагнітних частинок і стійкість їхніх водних золів. Показано, що найстійкішими є золі фериту кобальту CoFe₂O₄, а найменшу стійкість мають золі фериту міді CuFe₂O₄. За стабілізувальним впливом на феримагнітні частинки отримано ряд ЕДТА < ГК < NaH₂PO₄. Додавання до дисперсійного середовища розчинів ЕДТА та NaH₂PO₄ призводить до утворення фази лепідокрокіту γ-FeOOH з домішкою магеміту γ-Fe₂O₃, а додавання гумінової кислоти – фази гетиту α-FeOOH. Водні золі феримагнітних частинок гомогенні, мають колоїдну стійкість, і їх може бути використано при дослідженні медико-біологічних систем.
The effect of EDTA, humic acid and natrium orthophosphate on the formation the ferromagnetic particles in water aerated system of steel electrode and stability of their water sols have been studied. It was shown that the stablest properties had the sols of cobalt ferrite CoFe₂O₄ and the least stable had sols of cuprum ferrite CuFe₂O₄. As for stabilization effect on ferromagnetic particles there was found the row EDTA < HA < NaH₂PO₄. The addition of EDTA and NaH₂PO₄ in dispersion medium the solution results in formation of the phase lepidocrocite γ-FeOOH with addition maghemite γ-Fe₂O₃, and addition of the humic acid results in formation of the phase goethite α-FeOOH. Water sols of the ferromagnetic particles are homogeneous, possess colloidal stability and may be used for investigation of medicobiologic systems.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:29:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ,
ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
Å.Í. Ëàâðèíåíêî1, Â.È. Øîñòèê 2, È.Ì. Àñòðåëèí2,
Â.À. Ïðîêîïåíêî1, Å.À. Ìàñëîâà1
1 Èíñòèòóò áèîêîëëîèäíîé õèìèè èì. Ô.Ä. Îâ÷àðåíêî ÍÀÍ Óêðàèíû
ã. Êèåâ, áóëüâàð Àêàäåìèêà Âåðíàäñêîãî, 42, Óêðàèíà, 03142
2 Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò Óêðàèíû «ÊÏÈ»
ã. Êèåâ, ïðîñïåêò Ïîáåäû, 37, Óêðàèíà, 03056
ÂËÈßÍÈÅ ÎÐÒÎÔÎÑÔÀÒÀ ÍÀÒÐÈß,
ÝÒÈËÅÍÄÈÀÌÈÍÒÅÒÐÀÓÊÑÓÑÍÎÉ È ÃÓÌÈÍÎÂÎÉ
ÊÈÑËÎÒ ÍÀ ÔÎÐÌÈÐÎÂÀÍÈÅ È ÓÑÒÎÉ×ÈÂÎÑÒÜ
ÂÎÄÍÛÕ ÇÎËÅÉ ÔÅÐÐÈÌÀÃÍÈÒÍÛÕ ×ÀÑÒÈÖ
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ôåððèìàãíèò-
íûå íàíîðàçìåðíûå ÷àñòèöû, êîë-
ëîèäíàÿ óñòîé÷èâîñòü âîäíûõ çî-
ëåé, ÝÄÒÀ, ãóìèíîâàÿ êèñëîòà,
îðòîôîñôàò íàòðèÿ, ëåïèäîêðî-
êèò γ-FeOOH, ãåòèò α-FeOOH
ÓÄÊ 544.77:544.032.13+544.032.72
Èññëåäîâàíî âëèÿíèå ÝÄÒÀ, ãóìèíîâîé êèñëîòû è îðòîôîñôàòà íàòðèÿ íà ôîð-
ìèðîâàíèå â àýðèðóåìîé ñèñòåìå ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö
è óñòîé÷èâîñòü èõ âîäíûõ çîëåé. Ïîêàçàíî, ÷òî íàèáîëüøåé óñòîé÷èâîñòüþ îá-
ëàäàþò çîëè ôåððèòà êîáàëüòà CoFe2O4, à íàèìåíüøåé – ôåððèòà ìåäè CuFe2O4 .
Ïî ñòàáèëèçèðóþùåìó âëèÿíèþ íà ôåððèìàãíèòíûå ÷àñòèöû ïîëó÷åí ðÿä ÝÄÒÀ <
ÃÊ < NaH2PO4 . Ââåäåíèå â äèñïåðñèîííóþ ñðåäó ðàñòâîðîâ ÝÄÒÀ è NaH2PO4 ïðè-
âîäèò ê ôîðìèðîâàíèþ ôàçû ëåïèäîêðîêèòà γ-FeOOH ñ ïðèìåñüþ ìàããåìèòà
γ-Fe2O3, à ââåäåíèå ãóìèíîâîé êèñëîòû – ôàçû ãåòèòà α-FeOOH. Âîäíûå çîëè
ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö ãîìîãåííû, îáëàäàþò êîëëîèäíîé óñòîé÷èâîñòüþ è
ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ ïðè èññëåäîâàíèè ìåäèêî-áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ çíà÷èòåëüíûé èíòåðåñ ê ñòðóêòóðàì ñ íàíî-
ìåòðîâûìè ðàçìåðàìè ÷àñòèö, îáëàäàþùèõ ìàãíèòíûìè ñâîéñòâà-
ìè, ñâÿçàí ñ íåîáõîäèìîñòüþ ñîçäàíèÿ ôóíêöèîíàëüíûõ ìàòåðèà-
ëîâ äëÿ ðàäèîýëåêòðîíèêè, ýëåêòðîòåõíèêè, áèîëîãèè, ìåäèöèíû è
ìíîãèõ äðóãèõ îòðàñëåé íàóêè è òåõíèêè [1–3]. Îñíîâíûìè òðåáî-
âàíèÿìè, ïðåäúÿâëÿåìûìè ê ôåððèìàãíèòíûì ÷àñòèöàì, ÿâëÿþò-
ñÿ èõ âûñîêàÿ ìàãíèòíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü, ãîìîãåííîñòü (îäíî-
ðîäíîñòü), ñîâìåñòèìîñòü ñ áèîëîãè÷åñêèìè îáúåêòàìè è íàëè÷èå
íà ïîâåðõíîñòè àêòèâíûõ öåíòðîâ, ñïîñîáíûõ âçàèìîäåéñòâîâàòü
ñ îðãàíè÷åñêèìè ïîëèìåðàìè, ýëåêòðîïîëîæèòåëüíûìè ïî îòíîøå-
íèþ ê æåëåçó ìåòàëëàìè, òàêèìè, êàê çîëîòî, ïëàòèíà, ïàëëàäèé,
ñåðåáðî, èëè îêñèäàìè, íàïðèìåð SiO2 èëè Al2O3 [4]. Ïðè ýòîì ôåð-
ðèìàãíèòíûå ÷àñòèöû äîëæíû îñòàâàòüñÿ ñòàáèëüíûìè è ñîõðà-
íÿòü èñõîäíûå ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà ïðè ïîñëåäóþùåé
Å.Í. ËÀÂÐÈÍÅÍÊÎ,
Â.È. ØÎÑÒÈÊ,
È.Ì. ÀÑÒÐÅËÈÍ,
Â.À. ÏÐÎÊÎÏÅÍÊÎ,
Å.À. ÌÀÑËÎÂÀ, 2010
©
4
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
îáðàáîòêå, íàïðèìåð íàíåñåíèè íà èõ ïîâåðõ-
íîñòü ðàçëè÷íûõ áèîàêòèâíûõ ìîëåêóë, â òîì
÷èñëå ìîëåêóë âåùåñòâ, îòíîñÿùèõñÿ ê ëåêàð-
ñòâåííûì ïðåïàðàòàì.
Ñåãîäíÿ ïîëó÷åíèå íàíîðàçìåðíûõ ôåððè-
ìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ îñóùåñòâëÿþò íåñêîëü-
êèìè ìåòîäàìè: ñîâìåñòíûì îñàæäåíèåì ñî-
ëåé æåëåçà è 3d-ìåòàëëîâ â ñëàáîùåëî÷íîé
äèñïåðñèîííîé ñðåäå ñ ïîñëåäóþùåé òåðìè÷åñ-
êîé îáðàáîòêîé îñàäêà [5], ìåòîäîì ìèêðî-
ýìóëüñèé ñ îòæèãîì àìîðôíîãî îñàäêà äî îá-
ðàçîâàíèÿ îêñèäîâ æåëåçà [6–8], ïèðîëèçîì
àýðîçîëåé [9–11], òåðìè÷åñêîé äåñòðóêöèåé ñî-
ëåé [12], çîëü-ãåëü-ñèíòåçîì [13], ýëåêòðîõèìè-
÷åñêèì ñèíòåçîì íà ïîâåðõíîñòè ñòàëüíûõ (æå-
ëåçíûõ) [14] è èíåðòíûõ (çîëîòûõ, ñåðåáðÿíûõ,
ïëàòèíîâûõ) [15] ýëåêòðîäîâ.
 òî æå âðåìÿ, íåçàâèñèìî îò ñïîñîáîâ èõ
ïîëó÷åíèÿ, íàíîðàçìåðíûå ÷àñòèöû îêñèäîâ è
îêñèãèäðîêñèäîâ æåëåçà è èõ âîäíûå çîëè òðå-
áóþò äëÿ ïðèîáðåòåíèÿ óñòîé÷èâîñòè äîïîëíè-
òåëüíîé ôèçèêî-õèìè÷åñêîé îáðàáîòêè, êîòîðàÿ
ïðîâîäèòñÿ ëèáî â ïðîöåññå ñèíòåçà [16], ëèáî
ïîñëå åãî îêîí÷àíèÿ [17, 18]. Îñíîâíûìè ïðè-
åìàìè îáðàáîòêè ÷àñòèö ÿâëÿþòñÿ: ââåäåíèå
ñòàáèëèçèðóþùèõ äîáàâîê îðãàíè÷åñêîé èëè
íåîðãàíè÷åñêîé ïðèðîäû [16, 19], ôîðìèðîâàíèå
÷àñòèö â ïîëèìåðíûõ ìàòðèöàõ [20, 21], ïîðàõ [22]
èëè ðàñòâîðèìûõ â âîäå ìèêðîêàïñóëàõ [23, 24],
ïîëó÷åíèå ðåâåðñèâíûõ ìèöåëë â íàíîðåàêòî-
ðàõ [25] è ò. ä.
Âçàèìîäåéñòâèå ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö ñ
îðãàíè÷åñêèìè è íåîðãàíè÷åñêèìè âåùåñòâàìè
íà ðàçíûõ ýòàïàõ èõ ðàçâèòèÿ ìîæåò íå òîëüêî
ñïîñîáñòâîâàòü ñòàáèëèçàöèè [26, 27] èëè êîà-
ãóëÿöèè [28] âîäíûõ çîëåé, íî è âëèÿòü íà õîä
ôàçîâûõ òðàíñôîðìàöèé [29] è ðàçìåð îáðàçó-
þùèõñÿ ÷àñòèö [30], êîòîðûé â êîíå÷íîì ñ÷åòå
îïðåäåëÿåò èõ ôóíêöèîíàëüíóþ ïðèãîäíîñòü äëÿ
äàëüíåéøåãî èñïîëüçîâàíèÿ [31].
Öåëü äàííîé ðàáîòû – èññëåäîâàíèå âëèÿ-
íèÿ ïðèðîäû ââîäèìûõ êîìïîíåíòîâ, à èìåííî
îäíîçàìåùåííîãî îðòîôîñôàòà íàòðèÿ, ýòèëåí-
äèàìèíòåòðàóêñóñíîé (ÝÄÒÀ C10H16N2O8) è
ãóìèíîâîé (ÃÊ) êèñëîò, íà ôîðìèðîâàíèå â àýðè-
ðóåìîé âîçäóõîì ñèñòåìå ñòàëüíîãî âðàùàþ-
ùåãîñÿ äèñêîâîãî ýëåêòðîäà ôåððèìàãíèòíûõ
÷àñòèö è óñòîé÷èâîñòü èõ âîäíûõ çîëåé.
Îáúåêòû è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ
Ôîðìèðîâàíèå æåëåçî-êèñëîðîäíûõ ñòðóê-
òóð ïðîâîäèëè íà ïîâåðõíîñòè ñòàëüíîãî ýëåêò-
ðîäà, êîíòàêòèðóþùåãî ñ âîäíîé äèñïåðñèîí-
íîé ñðåäîé â óñëîâèÿõ ñâîáîäíîãî äîñòóïà âîç-
äóõà áåç ïîäà÷è ïîòåíöèàëà [32]. Ïåðåä êàæäûì
ýêñïåðèìåíòîì ýëåêòðîä îáðàáàòûâàëè 1 M
ðàñòâîðîì H2SO4 äëÿ óäàëåíèÿ îêèñëåííîãî
ñëîÿ è àêòèâèðîâàíèÿ ïîâåðõíîñòè [33]. Îáúåê-
òàìè èññëåäîâàíèÿ âûáðàíû âîäíûå çîëè ôàç
ìàããåìèòà γ-Fe2O3, êîìïîçèòà íà îñíîâå æåëå-
çî-êèñëîðîäíûõ ñòðóêòóð ìîðôîëîãè÷åñêîãî
γ-ðÿäà è ìåòàëëè÷åñêîãî ñåðåáðà (<10%) –
γ-FeOÎÍ+γ-Fe2O3+Ag0 [34], ôåððèòîâ êîáàëü-
òà CoFe2O4 è ìåäè CuFe2O4 [35].  êà÷åñòâå
äèñïåðñèîííîé ñðåäû èñïîëüçîâàëè äèñòèëëè-
ðîâàííóþ âîäó, ðàñòâîðû ÝÄÒÀ â äèàïàçîíå êîí-
öåíòðàöèé 6,8·10–7–1,7·10–4 Ì, ãóìèíîâîé êèñëî-
òû (ÃÊ, ìîëÿðíàÿ ìàññà 1300 ã/ìîëü) ñ êîíöåí-
òðàöèÿìè 1,5·10–7–3,75·10–5 Ì è îäíîçàìå-
ùåííîãî îðòîôîñôàòà íàòðèÿ (NaH2PO4) ñ êîí-
öåíòðàöèÿìè 0,8·10–3–0,42 Ì.
Ýêñïåðèìåíò ïðîâîäèëè â äâà ýòàïà: íà ïåð-
âîì ðàñòâîðû ÝÄÒÀ è ÃÊ ââîäèëè â çîëè ìàã-
ãåìèòà γ-Fe2O3, à ðàñòâîðû NaH2PO4 – â çîëè
îñòàëüíûõ ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö (γ-FeOÎÍ+
+γ-Fe2O3+Ag0, CoFe2O4 è CuFe2O4); íà âòîðîì
ôîðìèðîâàíèå æåëåçî-êèñëîðîäíûõ ÷àñòèö èç-
íà÷àëüíî ïðîõîäèëî â ïðèñóòñòâèè ðàñòâîðîâ
äàííûõ ðåàãåíòîâ.
Ôàçîâûé ñîñòàâ ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö
èäåíòèôèöèðîâàëè ìåòîäîì ðåíòãåíîôàçîâîãî
àíàëèçà ñ èñïîëüçîâàíèåì ÄÐÎÍ-ÓÌ1 ñ
ÑîÊαñð-èçëó÷åíèåì è íèêåëåâûì ôèëüòðîì;
ìîðôîëîãèþ ïîâåðõíîñòè ÷àñòèö è òèï èõ ñòðóê-
òóðû èçó÷àëè ìåòîäàìè ýëåêòðîííîé ïðîñâå÷è-
âàþùåé ìèêðîñêîïèè (Selmi) è ýëåêòðîíîãðà-
ôèè (ÝÌÐ-100) [36]. Êîëëîèäíóþ óñòîé÷èâîñòü
âîäíûõ çîëåé ôåððèìàãíåòèêîâ îöåíèâàëè ìå-
òîäîì íåôåëîìåòðèè [37]. Õèìè÷åñêèé àíàëèç
ðàñòâîðîâ è èçìåðåíèå çíà÷åíèé ðÍ ïðîâîäèëè
ïî ñòàíäàðòíûì àíàëèòè÷åñêèì ìåòîäèêàì [38].
5
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ÷àñòü
Âçàèìîäåéñòâèå âîäíûõ çîëåé ôåððèìàã-
íèòíûõ ÷àñòèö ñ ðàñòâîðàìè ÝÄÒÀ, ãóìè-
íîâîé êèñëîòû è îðòîôîñôàòà íàòðèÿ
Âëèÿíèå ÃÊ è ÝÄÒÀ íà óñòîé÷èâîñòü âîä-
íûõ çîëåé îêñèäîâ æåëåçà èññëåäîâàëè íà ïðè-
ìåðå ÷àñòèö ìàããåìèòà γ-Fe2O3, ïîëó÷åííûõ íà
ïîâåðõíîñòè ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà ïðè íàñûùå-
íèè ñèñòåìû êèñëîðîäîì âîçäóõà [39]. Íà ðèñ. 1à
ïðèâåäåíà äèôðàêòîãðàììà, à íà ðèñ. 2à – ýëåê-
òðîííûå ìèêðîôîòîãðàôèè ÷àñòèö ìàããåìèòà
γ-Fe2O3, êîòîðûå ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ãëîáóëû
ðàçìåðîì 20–40 íì, îáðàçóþùèå àãðåãàòû ðàç-
ìåðîì äî 100 íì. Îòäåëåííûå îò ïîâåðõíîñòè
ýëåêòðîäà ÷àñòèöû áûëè ïåðåíåñåíû â äèñïåð-
ñèîííóþ ñðåäó è îáðàáîòàíû óëüòðàçâóêîì â
òå÷åíèå 10 ìèí.
 ïðîáû çîëåé îáúåìîì 50 ñì3 ââîäèëè 1, 3,
5, 10, 25 ñì3 ðàñòâîðîâ ÃÊ è ÝÄÒÀ ñ èñõîäíû-
ìè êîíöåíòðàöèÿìè 7,6·10–7 è 7,6·10–6 Ì (ÃÊ) è
3,4·10–5 è 3,4·10–4 Ì (ÝÄÒÀ). Íà ðèñ. 3 ïðåä-
ñòàâëåíû êèíåòè÷åñêèå çàâèñèìîñòè ñâåòî-
ïðîïóñêàíèÿ (S/S0) âîäíûõ çîëåé ìàããåìèòà
Ðèñ. 1. Äèôðàêòîãðàììû îáðàçöîâ ôåððèìàãíèòíûõ ôàç, ïîëó÷åííûõ â ñèñòåìå ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà:
à – ìàããåìèò γ-Fe2O3; á – ôåððèò êîáàëüòà CoFe2O4; â – ôåððèò ìåäè CuFe2O4; ã – êîìïîçèò èç ôàç ëåïèäîêðî-
êèòà, ìàããåìèòà è ñåðåáðà γ-FeOOH+γ-Fe2O3+Ag0. Öèôðàìè îáîçíà÷åíû ôàçû: 1 – ëåïèäîêðîêèòà γ-FeOOH;
2 – ìàããåìèòà γ-Fe2O3; 3 – ôåððèòà êîáàëüòà CoFe2O4; 4 – ôåððèòà ìåäè CuFe2O4; 5 – ñåðåáðà Ag0
600
500
400
300
200
0 20 40 60 80
2Θ
1200
1000
800
600
400
200
0 20 40 60 80
2Θ
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0 20 40 60 80
2Θ
(0
20
)
(1
11
)
(2
00
)
(1
20
)
(2
20
)
(0
09
, 3
00
)
(3
11
)
(0
31
) (4
00
)
(1
31
, 0
60
)
(0
51
, 2
00
)
(4
22
) (5
11
, 5
33
)
(2
31
)
(4
40
)
(0
22
)
– 1
– 2 1000
800
600
400
200
0 20 40 60 80
2Θ
(0
20
)
(1
11
)
(1
20
) (2
20
)
(2
11
)
(2
22
)
(4
00
)
(0
51
, 2
00
)
(4
22
)
(3
33
, 5
11
)
(4
40
)
– 1
– 3
(0
20
)
(1
11
)
(2
22
) (1
20
) (2
20
)
(2
22
)
(3
11
)
(4
00
)
(3
31
)
(4
22
) (5
11
)
(2
31
)
(4
40
)
(0
20
)
(1
11
)
(2
00
)
(1
20
)
(2
20
)
(3
11
)
(0
31
)
(0
11
)
(1
11
)
(1
11
) (1
31
. 0
60
)
(2
00
)
(4
00
)
(0
51
, 2
00
)
(2
20
)
(4
22
)
(5
11
, 3
33
)
(0
80
)
(2
31
)
(0
22
)
(4
40
)
(2
20
)
(2
51
)
– 1
– 4
– 1
– 2
– 5
a á
â ã
6
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
Ðèñ. 3. Êèíåòèêà ñâåòîïðîïóñêàíèÿ âîäíûõ çîëåé íàíîðàçìåðíîãî ìàããåìèòà γ-Fe2O3 ïðè ââåäåíèè ðàñòâîðîâ
ÃÊ ñ êîíöåíòðàöèÿìè, Ì: à – 1,5·10–7, á – 1,5·10–6 è ðàñòâîðîâ ÝÄÒÀ ñ êîíöåíòðàöèÿìè, Ì: â – 6,8·10–7, ã – 6,8·10–6.
Öèôðàìè îáîçíà÷åí îáúåì ââåäåííîãî ñòàáèëèçàòîðà: 1 – èñõîäíûé çîëü áåç ââåäåíèÿ; 2 – 1 ñì3; 3 – 3 ñì3;
4 – 5 ñì3; 5 – 10 ñì3; 6 – 25 ñì3
90
80
70
60
50
40
1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
ln t, ÷
10
S/S0
1
2
3
4
5
6
â
90
80
70
60
50
40
1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
ln t, ÷
10
S/S0
1
2
3
4
5
6
ã
80
70
60
50
40
10
1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
ln t, ÷
1
2
3
4
5
6
S/S0
a
90
80
70
60
50
40
1,5 1 0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
ln t, ÷
10
S/S0
1
2
3
4
5
6
á
Ðèñ. 2. Ýëåêòðîííûå ìèêðîôîòîãðàôèè ÷àñòèö: à – ìàããåìèòà γ-Fe2O3; á – ôåððèòà êîáàëüòà CoFe2O4;
â – ôåððèòà ìåäè CuFe2O4; ã – êîìïîçèòà èç ôàç ëåïèäîêðîêèòà, ìàããåìèòà è ñåðåáðà γ-FeOOH+γ-Fe2O3+Ag0
à á â ã
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
7
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü êîëè÷åñòâà îñåâøèõ ÷àñòèö ìàããåìèòà γ-Fe2O3 îò ëîãàðèôìà ìîëÿðíîé êîíöåíòðàöèè
(Ì) ââåäåííîãî â çîëè ðàñòâîðà: à – ãóìèíîâîé êèñëîòû: 1 – îäíè ñóòêè, 2 – 4 ñóòîê, 3 – 18 ñóòîê îòñòàèâàíèÿ
çîëÿ; á – ÝÄÒÀ: 1 – 1,5 ÷ è 2 – ñóòêè îòñòàèâàíèÿ çîëÿ
60
50
40
30
20
10
-16,0 -15,0 -14,0 -13,0 -12,0 -11,0 -10,0
ln C, M
1
2
3
1
2
3
60
50
40
30
20
10
-14,0 -13,0 -12,0 -11,0 -10,0 -9,0
ln C, M
1
2
1
2
à á
á
90
80
70
60
50
40
0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
ln t, ÷
10
S/S0
1
2
3
4
5
à
90
80
70
60
50
40
0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
ln t, ÷
10
S/S0
1
2
3
4
5
Ðèñ. 5. Êèíåòèêà ñâåòîïðîïóñêàíèÿ âîäíûõ çîëåé æå-
ëåçî-êèñëîðîäíûõ ÷àñòèö ïðè ââåäåíèè ðàñòâîðîâ
NaH2PO4 â äèàïàçîíå êîíöåíòðàöèé 0,8·10–3–0,42 Ì: à –
ôåððèò êîáàëüòà CoFe2O4, á – ôåððèò ìåäè CuFe2O4,
â – êîìïîçèò γ-FeOÎÍ+γ-Fe2O3+Ag0. Öèôðàìè îáî-
çíà÷åí îáúåì ââåäåííîãî ñòàáèëèçàòîðà: 1 – èñõîä-
íûé çîëü (íóëåâàÿ ïðîáà), 2 – 1 ñì3, 3 – 3 ñì3, 4 – 5 ñì3,
5 – 10 ñì3, 6 – 25 ñì3â
90
80
70
60
50
40
0,5 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5
ln t, ÷
10
S/S0
1
2
3
4
5
≈ ≈
8
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
γ-Fe2O3 îò êîíöåíòðàöèè ââåäåííûõ ðåàãåíòîâ.
Ñîãëàñíî ïîëó÷åííûì äàííûì, áåç ââåäåíèÿ
ðåàãåíòîâ ïîëíàÿ êîàãóëÿöèÿ è ñåäèìåíòàöèÿ
çîëåé ïðîèñõîäÿò â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ñóòîê,
à ââåäåíèå ñòàáèëèçèðóþùèõ äîáàâîê ñóùå-
ñòâåííî óâåëè÷èâàåò èõ êîëëîèäíóþ óñòîé÷è-
âîñòü.
Àíàëèç çàâèñèìîñòè ñâåòîïðîïóñêàíèÿ âîä-
íîãî çîëÿ ìàããåìèòà γ-Fe2O3 îò êîíöåíòðàöèè
ââåäåííîãî â íåãî ðàñòâîðà ÃÊ óêàçûâàåò íà
òî, ÷òî ïðè äîáàâëåíèè 1,5·10–7 –4,6·10–7 Ì ÃÊ ñèñ-
òåìà ïðèîáðåòàåò îòíîñèòåëüíóþ óñòîé÷èâîñòü.
Óâåëè÷åíèå êîíöåíòðàöèè ÃÊ äî 3,75·10–6 Ì ïðè-
âîäèò ê ñåäèìåíòàöèè ÷àñòèö è óâåëè÷åíèþ
ñâåòîïðîïóñêàíèÿ S/S0 íà 30 åäèíèö. Èñïîëüçî-
âàíèå â êà÷åñòâå èñõîäíîãî ðàñòâîðà ÃÊ ñ áîëü-
øåé êîíöåíòðàöèåé ñïîñîáñòâóåò áîëåå èíòåí-
ñèâíîìó îñàæäåíèþ çîëÿ è âîçðàñòàíèþ ñîîò-
íîøåíèÿ S/S0, êîòîðîå â òå÷åíèå 18 ñóòîê
äîñòèãàåò ìèíèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ïðè êîíöåí-
òðàöèè ÃÊ 1,5·10–6 Ì. Ñâåòîïðîïóñêàíèå â íå-
ñòàáèëèçèðîâàííîé ñèñòåìå â çàâèñèìîñòè îò
èñõîäíîé êîíöåíòðàöèè çîëÿ âîçðàñòàåò â òå÷å-
íèå 1 ÷ íà 4,5–11,6 åäèíèöû; â òå÷åíèå îäíèõ
ñóòîê – íà 16,7–28,9 åäèíèöû, à â òå÷åíèå
18 ñóòîê – íà 95 åäèíèö. Íà ðèñ. 4à ïðèâåäåíà
çàâèñèìîñòü êîëè÷åñòâà îñåâøèõ ÷àñòèö (ìàññ.%)
îò ëîãàðèôìà ìîëÿðíîé êîíöåíòðàöèè ââåäåí-
íîé â ñèñòåìó ãóìèíîâîé êèñëîòû.
Ñîãëàñíî ïîëó÷åííûì äàííûì, ïîñëå ñóòîê
êîíòàêòà ÷àñòèö ñ ðàñòâîðîì ÃÊ â çîëå îñåäàåò
îò 1 äî 8 ìàññ.% ÷àñòèö, ïðè ýòîì íàèìåíüøåå
êîëè÷åñòâî ÷àñòèö îñåäàåò ïðè ââåäåíèè 1,5·10–7–
4,6·10–7 Ì ÃÊ è èõ ÷èñëî óâåëè÷èâàåòñÿ ñ âîçðàñ-
òàíèåì åå êîíöåíòðàöèè.  òå÷åíèå 4 ñóòîê ïðè
êîíöåíòðàöèÿõ ÃÊ ïîðÿäêà 10–7 Ì óñòîé÷èâîñòü
òåðÿþò ~11 ìàññ.% ÷àñòèö, â òî âðåìÿ êàê ìèíè-
ìàëüíîå êîëè÷åñòâî îñåâøèõ ÷àñòèö (18–
20 ìàññ.%) ïîñëå 18 ñóòîê îòñòàèâàíèÿ çîëÿ íà-
áëþäàåòñÿ òîëüêî ïðè áîëåå âûñîêèõ êîíöåíòðà-
öèÿõ ãóìèíîâîé êèñëîòû (1,5·10–5–3,75·10–5 Ì).
Èñïîëüçîâàíèå äëÿ ñòàáèëèçàöèè âîäíûõ
çîëåé ìàããåìèòà γ-Fe2O3 ðàñòâîðîâ ÝÄÒÀ ñ
èñõîäíîé êîíöåíòðàöèåé 6,8·10–7–1,7·10–5 Ì ïðè-
âîäèò ê ïîòåðå óñòîé÷èâîñòè âîäíûõ çîëåé â
òå÷åíèå ÷àñà, à äàëåå – â òå÷åíèå ñóòîê – ê èõ
ïîëíîìó îñàæäåíèþ. Óâåëè÷åíèå èñõîäíîé êîí-
öåíòðàöèè ÝÄÒÀ ïîçâîëÿåò íåçíà÷èòåëüíî çà-
ìåäëèòü êîàãóëÿöèþ è îñàæäåíèå ÷àñòèö.  íå-
ñòàáèëèçèðîâàííîì çîëå â òå÷åíèå 1 ÷ ñâåòî-
ïðîïóñêàíèå âîçðàñòàåò íà 14 åäèíèö, à â
òå÷åíèå ñóòîê – íà 30. Íà ðèñ 4á ïðåäñòàâëåíû
çàâèñèìîñòè êîëè÷åñòâà îñåâøèõ ÷àñòèö îò
ëîãàðèôìà êîíöåíòðàöèè ÝÄÒÀ.
Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòü êîëè÷åñòâà îñåâøèõ ÷àñòèö: 1 – ôåððèòà êîáàëüòà CoFe2O4, 2 – ôåððèòà ìåäè CuFe2O4,
3 – êîìïîçèòà γ-FeOÎÍ+γ-Fe2O3+Ag0 îò ëîãàðèôìà ìîëÿðíîé êîíöåíòðàöèè ðàñòâîðà NaH2PO4, ââåäåííîãî â
çîëü: a – ïîñëå îäíèõ ñóòîê êîíòàêòà, á – ïîñëå 7 ñóòîê êîíòàêòà
90
80
70
60
50
40
30
20
10
-7,0 -6,0 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0
ln C, M
1
2
3
1
2
3
90
80
70
60
50
40
30
20
10
-7,0 -6,0 -5,0 -4,0 -3,0 -2,0 -1,0
ln C, M
1
2
3
1
2
3
à á
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
9
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
Ñîãëàñíî ïîëó÷åííûì äàííûì, ïðè ââåäåíèè
6,8·10–7–1,7·10–5 Ì ÝÄÒÀ â òå÷åíèå 1 ÷ òåðÿþò
óñòîé÷èâîñòü 2,2–7,1 ìàññ.% ÷àñòèö.  êðàé-
íèõ òî÷êàõ êîíöåíòðàöèé ÝÄÒÀ â òå÷åíèå ñó-
òîê ïðîèñõîäÿò êîàãóëÿöèÿ çîëÿ è îñàæäåíèå äî
30–50 ìàññ.% ÷àñòèö. Ñèñòåìà îñòàåòñÿ íàè-
áîëåå óñòîé÷èâîé ïðè êîíöåíòðàöèÿõ ÝÄÒÀ
2,6·10–6–6,8·10–6 Ì; òàê, ïðè êîíöåíòðàöèè ÝÄÒÀ
3,4·10–6 Ì çà ñóòêè îñåäàåò òîëüêî 16,7 ìàññ.%
÷àñòèö ìàããåìèòà γ-Fe2O3.
Èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ îðòîôîñôàòà íàòðèÿ
NaH2PO4 íà óñòîé÷èâîñòü âîäíûõ çîëåé ôåð-
ðèìàãíèòíûõ ÷àñòèö ïðîâîäèëè íà ôàçàõ ôåð-
ðèòîâ êîáàëüòà CoFe2O4 è ìåäè CuFe2O4 è êîì-
ïîçèòà γ-FeOÎÍ+γ-Fe2O3+Ag0. ×àñòèöû áûëè
ïîëó÷åíû íà ïîâåðõíîñòè ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà,
êîíòàêòèðóþùåãî ñ äèñïåðñèîííîé ñðåäîé, êî-
òîðàÿ ñîäåðæèò êàòèîíû êîáàëüòà (10 ìã/äì3
ïðè ðÍ = 2,5), ìåäè (10 ìã/äì3 ïðè ðÍ = 4,5) è
ñåðåáðà (10 ìã/äì3 ïðè ðÍ = 5,8).
Çåðíà ôåððèòà êîáàëüòà (ðèñ. 1á) ïðåäñòàâ-
ëÿþò ñîáîé ïðèçìû ñî ñðåäíèì ðàçìåðîì
20õ40õ10 íì, â 1 äì3 çîëÿ ñîäåðæèòñÿ 6,2·1014
÷àñòèö CoFe2O4. Çåðíà ôåððèòà ìåäè (ðèñ. 1â)
èìåþò êóáè÷åñêóþ ôîðìó ñ ðàçìåðîì ãðàíè ïî-
ðÿäêà 40 íì, â 1 äì3 çîëÿ ñîäåðæèòñÿ 4,8·1017 ÷àñ-
òèö CuFe2O4. Êîìïîçèò èç ñòðóêòóð ìîðôîëî-
ãè÷åñêîãî γ-ðÿäà è ñåðåáðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
äåíäðèòîâèäíóþ ñòðóêòóðó ñ ðàçìåðîì ÷àñòèö
10–30 íì, â 1 äì3 çîëÿ ñîäåðæèòñÿ 3,6·1018 ÷àñ-
òèö êîìïîçèòà γ-FeOÎÍ+γ-Fe2O3+Ag0.
Íà ðèñ. 5 ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü ñâåòî-
ïðîïóñêàíèÿ çîëåé îò êîíöåíòðàöèè ââåäåííîãî
îðòîôîñôàòà íàòðèÿ è ïðèðîäû ñòàáèëèçèðóå-
ìûõ ÷àñòèö. Íà ðèñ. 6 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü
êîëè÷åñòâà îñåâøèõ ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö îò
êîíöåíòðàöèè ââåäåííîãî ðàñòâîðà NaH2PO4 çà
ïåðèîä îäíè ñóòêè è ñåìü ñóòîê.
Ýêñïåðèìåíò ïðîâîäèëè ñëåäóþùèì îáðà-
çîì: êàê è ïðè îáðàáîòêå ÷àñòèö ìàããåìèòà
γ-Fe2O3, ôåððèìàãíèòíûå ÷àñòèöû îòäåëÿëè ñ
ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäà è ïåðåíîñèëè â äèñòèë-
ëèðîâàííóþ âîäó, îáðàáàòûâàëè óëüòðàçâóêîì
è â 50 ñì3 ïîëó÷èâøèõñÿ çîëåé ââîäèëè ïî 5 ñì3
ðàñòâîðà NaH2PO4 ñ èñõîäíûìè êîíöåíòðàöèÿ-
ìè 0,8·10–2–4,2 Ì.
Ñîãëàñíî ýêñïåðèìåíòàëüíûì äàííûì, óñ-
òîé÷èâîñòü âîäíûõ çîëåé ïðè ââåäåíèè îðòî-
ôîñôàòà íàòðèÿ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâè-
ñèò îò ïðèðîäû ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö. Òàê,
íàèáîëüøåé óñòîé÷èâîñòüþ îáëàäàþò çîëè ôåð-
ðèòà êîáàëüòà CoFe2O4: ïðè ââåäåíèè 5 ìë ðàñ-
òâîðà ñ èñõîäíîé êîíöåíòðàöèåé 0,8·10–2 Ì çîëü
ñîõðàíÿåò ñòîïðîöåíòíóþ óñòîé÷èâîñòü â òå-
÷åíèå 7 ñóòîê. Ïðè ïîâûøåíèè êîíöåíòðàöèè
êîíòàêòèðóþùåãî ñ ÷àñòèöàìè ôåððèòà ðàñòâî-
ðà NaH2PO4 äî 0,8·10–2 Ì â òå÷åíèå ñóòîê îñåäà-
åò 13–21 ìàññ.% ÷àñòèö, à â òå÷åíèå 7 ñóòîê –
23–47 ìàññ.% ÷àñòèö.  òî æå âðåìÿ ââåäåíèå
ðàñòâîðà NaH2PO4 â çîëü ôåððèòà ìåäè, íàîáî-
ðîò, äåñòàáèëèçèðóåò ñèñòåìó, ïðèâîäÿ ê îñàæ-
äåíèþ äî 90 ìàññ.% ÷àñòèö â òå÷åíèå ñóòîê.
Äëÿ ñðàâíåíèÿ: áåç äîáàâëåíèÿ ðåàãåíòà â òå-
÷åíèå ñóòîê îñåäàåò 76,2 ìàññ.% ÷àñòèö
CuFe2O4, à â òå÷åíèå 7 ñóòîê – 87,3 ìàññ.%.
Ââåäåíèå ðàñòâîðà NaH2PO4 â çîëè γ-FeOÎÍ+
+γ-Fe2O3+Ag0 òîæå íå äàåò ïîçèòèâíîãî ýôôåê-
òà, â òå÷åíèå ñóòîê îñåäàåò 33,3–56,7 ìàññ.%
÷àñòèö, à â òå÷åíèå 7 ñóòîê – áîëåå 90 ìàññ.%.
Ôîðìèðîâàíèå æåëåçî-êèñëîðîäíûõ
÷àñòèö â ïðèñóòñòâèè ÝÄÒÀ, ãóìèíîâîé
êèñëîòû è îäíîçàìåùåííîãî
îðòîôîñôàòà íàòðèÿ
Ôîðìèðîâàíèå ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö ïðîâî-
äèëè ïðè êîíòàêòå ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà ñ âîäíîé
äèñïåðñèîííîé ñðåäîé, ñîäåðæàùåé 3,4·10–5 Ì
ÝÄÒÀ, 7,6·10–6 Ì ÃÊ è 0,8·10–2 Ì NaH2PO4.
Ýêñïåðèìåíò áûë ñïëàíèðîâàí òàêèì îáðàçîì,
÷òî î÷èùåííûé è àêòèâèðîâàííûé ñòàëüíîé
ýëåêòðîä êîíòàêòèðîâàë ñ ðàñòâîðàìè â òå÷å-
íèå 1–3 ñóòîê, ïîñëå ÷åãî îöåíèâàëè ñåäèìåí-
òàöèîííóþ óñòîé÷èâîñòü îáðàçîâàâøèõñÿ çîëåé
è ôàçîâûé ñîñòàâ âõîäÿùèõ â íèõ æåëåçî-êèñ-
ëîðîäíûõ ñòðóêòóð.
Ïðè ôîðìèðîâàíèè æåëåçî-êèñëîðîäíûõ
ñòðóêòóð â ïðèñóòñòâèè ÝÄÒÀ îáðàçóþùèéñÿ
çîëü íåóñòîé÷èâ è ïî ìåðå ðîñòà êîíöåíòðàöèè
÷àñòèö êîàãóëèðóåò â òå÷åíèå ñóòîê. Ðåíòãåíî-
ôàçîâûé àíàëèç ïîêàçàë, ÷òî äèñïåðñíàÿ ôà-
çà ïðåäñòàâëåíà ÷àñòèöàìè ëåïèäîêðîêèòà
10
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
Ðèñ. 8. Äèôðàêòîãðàììû ôàç, ñôîðìèðîâàâøèõñÿ íà
ïîâåðõíîñòè ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà ïðè åãî êîíòàêòå ñ
ðàñòâîðàìè: à – 3,4·10–5 Ì ÝÄÒÀ; á – 0,8·10–2 Ì
NaH2PO4; â – 7,6·10–6 Ì ãóìèíîâîé êèñëîòû. Öèôðà-
ìè îáîçíà÷åíû ôàçû: 1 – ìàããåìèò γ-Fe2O3; 2 – ëåïè-
äîêðîêèò γ-FeOOH; 3 – ãåòèò α-FeOOH
600
500
400
300
200
20 40 60 80
2Θ
0
(0
20
)
(1
10
)
(1
20
) (1
30
)
(0
21
)
(1
21
)
(1
40
)
(2
20
)
(1
31
)
(0
41
)
(2
21
)
(2
40
)
(2
31
)
(1
51
)
(2
50
)
(0
22
)
(1
12
)
(3
30
)
(1
70
)
– 3
Ðèñ. 7. Ýëåêòðîííûå ìèêðîôîòîãðàôèè ÷àñòèö, ñôîðìèðîâàâøèõñÿ íà ïîâåðõíîñòè ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà ïðè
åãî êîíòàêòå ñ ðàñòâîðàìè: à – ÝÄÒÀ 3,4·10–5 Ì (ëåïèäîêðîêèò γ-FeOOH+γ-Fe2O3); á – NaH2PO4 0,8·10–2 Ì
(ëåïèäîêðîêèò γ-FeOOH+γ-Fe2O3); â – ãóìèíîâîé êèñëîòû 7,6·10–6 Ì (ãåòèò α-FeOOH)
a á â
à á
â
700
600
500
400
300
200
20 40 60 80
2Θ
(0
20
)
(1
11
)
(2
00
)
(1
20
)
(2
20
)
(3
11
) (0
31
)
(1
11
)
(1
31
, 0
60
)
(4
00
)
(0
51
, 2
00
)
(2
20
)
(0
22
)
(5
11
, 3
33
)
(0
80
)
(2
31
)
(0
22
)
(4
40
)
(1
71
)
(1
22
)
(2
51
)
– 1
– 2700
600
500
400
300
200
20 40 60 80
2Θ
0
(0
20
)
(1
11
)
(1
20
)
(2
20
)
(3
11
)
(1
11
)
(0
31
)
(1
31
, 0
60
)
(4
00
)
(0
51
, 2
00
)
(2
20
)
(0
22
)
(5
11
, 3
33
)
(2
31
)
(0
22
)
(4
40
)
(1
71
)
(1
22
)
(2
51
)
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
11
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
γ-FeOOH ñ ïðèìåñüþ ìàããåìèòà γ-Fe2O3, êîòî-
ðûå îáðàçóþò àãðåãàòû. Íà ðèñ. 7à ïðèâåäåíà
ýëåêòðîííàÿ ìèêðîôîòîãðàôèÿ ïðîäóêòîâ ôàçî-
îáðàçîâàíèÿ, à íà ðèñ. 8à – èõ äèôðàêòîãðàììà.
Ñîãëàñíî äàííûì ðåíòãåíîôàçîâîãî àíàëè-
çà, ïðè êîíòàêòå ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà ñ ðàñòâî-
ðîì 0,8·10–2 Ì NaH2PO4 íà åãî ïîâåðõíîñòè â
òå÷åíèå ñóòîê òîæå ïðîèñõîäèò ôîðìèðîâàíèå
ôàçû ëåïèäîêðîêèòà γ-FeOOH ñ ïðèìåñüþ ìàã-
ãåìèòà γ-Fe2O3 (ðèñ. 7á è 8á). Ïðè ýòîì çîëü
ñîõðàíÿåò îòíîñèòåëüíóþ óñòîé÷èâîñòü: â òå-
÷åíèå 1 ÷ îñåäàåò ïðèìåðíî 2–3 ìàññ.% ÷àñ-
òèö, à â òå÷åíèå 7 ñóòîê – ìåíåå 5–7 ìàññ.%
(ðèñ. 9à).
Ïðè ôîðìèðîâàíèè æåëåçî-êèñëîðîäíûõ
ñòðóêòóð â ïðèñóòñòâèè ÃÊ â ñèñòåìå îáðàçó-
åòñÿ çîëü ãåòèòà α-FeOOH (ðèñ. 7â è 8â). ×àñ-
òèöû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ãëîáóëû ðàçìåðîì 5–
7 íì, ôîðìèðóþùèå àãðåãàòû äî 40–50 íì.
Îöåíêó ñåäèìåíòàöèîííîé óñòîé÷èâîñòè ïðî-
âîäèëè äëÿ çîëåé, îòîáðàííûõ ïîñëå äâóõ è òðåõ
ñóòîê ñ íà÷àëà ôàçîîáðàçîâàòåëüíîãî ïðîöåñ-
ñà. Ñîãëàñíî ïîëó÷åííûì äàííûì, â çîëå, îòîáðàí-
íîì ïîñëå 2 ñóòîê ôîðìèðîâàíèÿ ôàçû (ðèñ. 9á),
çà ñóòêè îòñòàèâàíèÿ îñåäàåò äî 1 ìàññ.%
÷àñòèö, à â òå÷åíèå 7 ñóòîê – 18–22 ìàññ.%.
 çîëå, îòîáðàííîì ïîñëå 3 ñóòîê ôîðìè-
ðîâàíèÿ ôàçû (ðèñ. 9â), â òå÷åíèå 1 ÷ îñåäàåò
ìåíåå 1 ìàññ.% ÷àñòèö, à â òå÷åíèå 7 ñóòîê –
12–15 ìàññ.%.
Ïðè âûáîðå ðåàãåíòîâ äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïðî-
öåññà ôîðìèðîâàíèÿ ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö â
àýðèðóåìîé âîçäóõîì ñèñòåìå ñòàëüíîãî ýëåê-
òðîäà è ñòàáèëèçàöèè èõ âîäíûõ çîëåé ðóêîâîä-
ñòâîâàëèñü ðåàêöèîííîé ñïîñîáíîñòüþ ââîäè-
ìûõ âåùåñòâ ïî îòíîøåíèþ ê æåëåçîñîäåðæà-
ùèì ôàçàì [16, 26–30] è ñîâìåñòèìîñòüþ ñ
áèîëîãè÷åñêèìè ñèñòåìàìè [35]. Òàêèì êðèòå-
Ðèñ. 9. Êèíåòèêà ñâåòîïðîïóñêàíèÿ çîëåé, ñôîðìè-
ðîâàâøèõñÿ ïðè êîíòàêòå ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà ñ ðàñ-
òâîðàìè: à – 8·10–2 Ì NaH2PO4 ïîñëå 2 ñóòîê êîíòàêòà
è 7,6·10–6 Ì ãóìèíîâîé êèñëîòû ïîñëå: á – 2 ñóòîê
êîíòàêòà; â – 3 ñóòîê êîíòàêòà
100
90
80
70
60
10
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 ln Ò, ÷
S/S0
1
2
3
≈
80
70
60
50
40
30
10
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 ln Ò, ÷
S/S0
1
2
3
≈
80
70
60
50
40
30
10
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 ln Ò, ÷
S/S0
1
2
3
≈
à
á
â
12
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
ðèÿì ñîîòâåòñòâóþò âîäíûå ðàñòâîðû îðòîôîñ-
ôàòà íàòðèÿ (NaH2PO4), ýòèëåíäèàìèíòåòðàóê-
ñóñíîé (ÝÄÒÀ) è ãóìèíîâîé (ÃÊ) êèñëîò.
Ìåõàíèçì âçàèìîäåéñòâèÿ îðòîôîñôàòîâ ñ
æåëåçî-êèñëîðîäíûìè ôàçàìè îñóùåñòâëÿåòñÿ
çà ñ÷åò ãèäðîëèçà (ïðè ðÍ < 8) è îáðàçîâàíèÿ
ðÿäà ãèäðîêñîêîìïëåêñîâ íà èõ ïîâåðõíîñòè. Òàê,
ïðè ðàñòâîðåíèè ôàçû ìàãíåòèòà Fe3O4 áûëî
èäåíòèôèöèðîâàíî 14 ãèäðîêñîêîìïëåêñîâ Fe(II)
è Fe(III), ñðåäè êîòîðûõ: Fe(OH)(HPO4)–,
Fe(OH)2(HPO4)2–, Fe(OH)3(HPO4)2–, Fe(OH)2
(PO4)3–, Fe(OH)4(HPO4)3–, Fe(OH)2(H2PO4)– è
Fe(OH)3(H2PO4)3– [40]. Êîìïëåêñîîáðàçîâàíèå
ïðèâîäèò ê ðàñòâîðåíèþ (äåñòðóêöèè) îêñèäîâ
æåëåçà, ñîïðîâîæäàåòñÿ ôàçîâûìè òðàíñôîðìà-
öèÿìè è ïåðåõîäîì ñèñòåìû â óñòîé÷èâîå ñî-
ñòîÿíèå. Ââåäåíèå â äèñïåðñèîííóþ ñðåäó îð-
òîôîñôàòà íàòðèÿ (Na2HPO4) äî íà÷àëà ôàçî-
âûõ òðàíñôîðìàöèé æåëåçî-êèñëîðîäíûõ
ñòðóêòóð îïðåäåëÿåò íàïðàâëåííîñòü äàííîãî
ïðîöåññà. Íàïðèìåð, âçàèìîäåéñòâèå ðàñòâîðà
Na2HPO4 ñ âîäíîé ñóñïåíçèåé ãèäðîêñèêàðáî-
íàòíîãî green rust GR(CO3
2–) ïðèâîäèò ê àäñîðá-
öèè îðòîôîñôàòà íà ïîâåðõíîñòè è â ìåæñëîå-
âîì ïðîñòðàíñòâå ñòðóêòóðû è ïîäàâëåíèþ êà-
òàëèòè÷åñêîãî âëèÿíèÿ êàòèîíîâ Fe(III) íà
îêèñëåíèå Fe(II). Ýòî ïðåïÿòñòâóåò òðàíñôîðìà-
öèè ôàçû ôåððèãèäðèòà Fe5O3(OH)9 êàê ïåðâè÷-
íîãî ïðîäóêòà îêèñëåíèÿ GR(CO3
2–) â îêñèãèä-
ðîêñèä æåëåçà – ãåòèò α-FeOOH [29].
Ðàññìàòðèâàÿ íàøó ñèñòåìó, ìîæíî îáíàðó-
æèòü íåêóþ àíàëîãèþ, êîòîðàÿ çàêëþ÷àåòñÿ â
òîì, ÷òî ðàçâèòèå æåëåçî-êèñëîðîäíûõ ñòðóêòóð
â ðÿäó green rust → ëåïèäîêðîêèò γ-FeOÎÍ →
ìàããåìèò γ-Fe2O3 (ðèñ. 9à) èëè ìàãíåòèò Fe3O4,
õàðàêòåðíîå äëÿ êîððîçèè ñòàëåé â ïðèñóòñòâèè
îêèñëèòåëÿ, òîæå îñóùåñòâëÿåòñÿ íå äî êîíöà [41,
42]. Ïðè ââåäåíèè îðòîôîñôàòà íàòðèÿ ïðîöåññ
ôîðìèðîâàíèÿ ôàç îñòàíàâëèâàåòñÿ íà ñòàäèè
ðàçâèòèÿ ëåïèäîêðîêèòà γ-FeOÎÍ (ðèñ. 8).
Ïî-âèäèìîìó, è â ýòîì ñëó÷àå ñòàáèëèçàöèÿ ñèñ-
òåìû ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì àäñîðáöèè îêñèãèä-
ðîêñèäàìè æåëåçà àíèîíîâ îðòîôîñôàòà è êîìï-
ëåêñîîáðàçîâàíèåì íà èõ ïîâåðõíîñòè. Êàê
ñëåäóåò èç ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, íà
óñòîé÷èâîñòü ñèñòåìû âëèÿåò íå òîëüêî êîíöåí-
òðàöèÿ ââåäåííîãî ðàñòâîðà NaH2PO4, íî è òèï
ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö, ñ êîòîðûìè âçàèìîäåé-
ñòâóþò èîíû îðòîôîñôàòà.
Íàïðèìåð, ïîëíàÿ ñòàáèëèçàöèÿ çîëÿ ôåððèòà
êîáàëüòà CîFe2O4 íàáëþäàåòñÿ òîëüêî ïðè êîí-
öåíòðàöèè ðàñòâîðà NaH2PO4 0,8·10–3 Ì; ïîâû-
øåíèå êîíöåíòðàöèè ïðèâîäèò ê ïîòåðå ñèñòåìîé
óñòîé÷èâîñòè. Êîíòàêò ÷àñòèö ôåððèòà ìåäè
CuFe2O4 è êîìïîçèòà γ-FeOÎÍ+γ-Fe2O3+Ag0 ñ
ðàñòâîðàìè NaH2PO4 â øèðîêîì äèàïàçîíå êîí-
öåíòðàöèé (0,8·10–3–0,42 Ì), êàê áûëî ïîêàçàíî
âûøå, íàîáîðîò, ïðèâîäèò ê êîàãóëÿöèè è ñåäèìåí-
òàöèè çîëåé. Òàêèì îáðàçîì, èñïîëüçîâàíèå îðòî-
ôîñôàòà íàòðèÿ â êà÷åñòâå ñòàáèëèçàòîðà äëÿ
âîäíûõ çîëåé ôåððèìàãíåòèêîâ âîçìîæíî òîëüêî
äëÿ îòäåëüíûõ ôàç, íàïðèìåð ôåððèòà êîáàëüòà
CîFe2O4, è ïðè ñòðîãî çàäàííûõ (ìàëûõ) êîíöåí-
òðàöèÿõ ââåäåííîãî ñòàáèëèçàòîðà.
Êîíòàêò ôàç îêñèãèäðîêñèäîâ è îêñèäîâ æå-
ëåçà ñ ðàñòâîðàìè ýòèëåíäèàìèíòåòðàóêñóñíîé
êèñëîòû ïðèâîäèò ê àäñîðáöèè íà ïîâåðõíîñòè
äèñïåðñíîé ôàçû àíèîíîâ ÝÄÒÀ [43, 44] è îá-
ðàçîâàíèþ ðÿäà ñïåöèôè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ:
≡FeIII–Y–FeII (ãäå Y – àíèîí ÝÄÒÀ), ≡FeIII–Y···
FeIIY, ≡FeIII–Y è ≡FeIII–Y–FeII [45]. Ñîñòàâ
ïîâåðõíîñòíûõ êîìïëåêñîâ çàâèñèò îò çíà÷åíèÿ
ðÍ äèñïåðñèîííîé ñðåäû è êîíöåíòðàöèè ââå-
äåííîãî ðàñòâîðà ÝÄÒÀ.
Êàê è ïðè ââåäåíèè â ñèñòåìó îðòîôîñôàòà
íàòðèÿ, îáðàçîâàíèå êîìïëåêñîâ íà ïîâåðõíî-
ñòè äèñïåðñíûõ ôàç îêñèäîâ è îêñèãèäðîêñèäîâ
æåëåçà ñïîñîáñòâóåò èõ äåñòðóêöèè (ðàñòâîðå-
íèþ) [28, 44, 46, 47]. Ïðè ôîðìèðîâàíèè ôàç íà
ïîâåðõíîñòè ñòàëè â ïðèñóòñòâèè 3,4·10–5 Ì ðà-
ñòâîðà ÝÄÒÀ èäåíòèôèöèðóåòñÿ ôàçà ëåïèäîê-
ðîêèòà γ-FeOÎÍ ñ íåçíà÷èòåëüíîé ïðèìåñüþ
ôàçû ìàããåìèòà γ-Fe2O3. Íàëè÷èå äâóõ ïðåä-
ñòàâèòåëåé æåëåçî-êèñëîðîäíîãî ìîðôîëîãè-
÷åñêîãî γ-ðÿäà ìîæåò áûòü ñâÿçàíî êàê ñ ðàç-
ðóøåíèåì ñòðóêòóðû ìàããåìèòà γ-Fe2O3, òàê
è ñ çàìåäëåíèåì ôàçîîáðàçîâàòåëüíîãî ïðî-
öåññà íà ñòàäèè ôîðìèðîâàíèÿ îêñèãèäðîêñè-
äà æåëåçà – ëåïèäîêðîêèòà γ-FeOÎÍ è íà÷à-
ëîì åãî òðàíñôîðìàöèè â ôàçó îêñèäà – ìàã-
ãåìèòà γ-Fe2O3. Äàííûå ñòðóêòóðû â äîñòàòî÷-
íîé ñòåïåíè ãîìîãåííû, íî íå îáëàäàþò óñòîé-
÷èâîñòüþ è êîàãóëèðóþò â òå÷åíèå ìàëîãî ïðî-
ìåæóòêà âðåìåíè.
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
13
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
Ââåäåíèå ðàñòâîðîâ ÝÄÒÀ â çîëè äðóãèõ ôåð-
ðèìàãíèòíûõ ÷àñòèö ïðè êîíöåíòðàöèè ~10–6 Ì
ïîçâîëÿåò ëèøü íåñêîëüêî ñíèçèòü ñêîðîñòü êîà-
ãóëÿöèè è ñåäèìåíòàöèè ÷àñòèö, à íå ñòàáèëèçè-
ðîâàòü çîëü.
Ãóìèíîâûå êèñëîòû, ðàñòâîðÿÿñü â âîäå,
ñòàíîâÿòñÿ ïîëèàíèîíàìè, îáðàçóþùèìè ìîëå-
êóëÿðíûå îðãàíè÷åñêèå àññîöèàòû, íàñûùåííûå
êèñëîòíûìè ôóíêöèîíàëüíûìè ãðóïïàìè. Àä-
ñîðáèðóÿñü íà àêòèâíûõ öåíòðàõ ôåððèìàãíèò-
íûõ ÷àñòèö, îíè êîîðäèíèðóþòñÿ ñ êàòèîíàìè
æåëåçà, èçìåíÿÿ èõ ïîâåðõíîñòíûé çàðÿä, ïðè
ýòîì ÃÊ ñïîñîáíû ïîêðûâàòü ôåððèìàãíèòíûå
÷àñòèöû öåëèêîì è ïîãëîùàòü èõ ñâîåé ðàçâåòâ-
ëåííîé âûñîêîìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðîé, âëèÿÿ,
òàêèì îáðàçîì, íà èõ êîëëîèäíóþ óñòîé÷èâîñòü.
Ãóìèíîâûå êèñëîòû êàê ïîâåðõíîñòíî-àêòèâíûå
âåùåñòâà ñïîñîáíû ãèäðîôèëèçîâàòü ôåððèìàã-
íèòíûå ÷àñòèöû è ïîâûñèòü èõ óñòîé÷èâîñòü â
ôèçèîëîãè÷åñêèõ æèäêîñòÿõ.  îáùåì ñëó÷àå
â ðåçóëüòàòå àäñîðáöèè ïðîèñõîäèò ôîðìèðîâà-
íèå êîìïëåêñîâ ìåæäó îðãàíè÷åñêèìè ëèãàíäà-
ìè è ïîâåðõíîñòíûìè öåíòðàìè ôåððèìàãíèò-
íûõ ôàç. Ôàêòîðàìè, âëèÿþùèìè íà êîëëîèä-
íóþ óñòîé÷èâîñòü çîëåé ôåððèìàãíåòèêîâ,
ÿâëÿþòñÿ çíà÷åíèå ðÍ è êîíöåíòðàöèÿ ãóìèíî-
âîé êèñëîòû [27]. Èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ ãóìè-
íîâîé êèñëîòû íà óñòîé÷èâîñòü âîäíûõ çîëåé
ìàããåìèòà γ-Fe2O3 ïîêàçàëî, ÷òî ðîñò êîíöåíò-
ðàöèé ãóìàòîâ îò 10–7 äî 10–5 Ì ñíèæàåò óñòîé-
÷èâîñòü ñèñòåìû è ïðèâîäèò ê êîàãóëÿöèè çîëÿ.
Ïðè ôîðìèðîâàíèè æåëåçî-êèñëîðîäíûõ ôàç íà
ïîâåðõíîñòè ýëåêòðîäà, êîíòàêòèðóþùåãî ñ
7,6·10–6 Ì ðàñòâîðîì ÃÊ, õîä ôàçîîáðàçîâà-
òåëüíîãî ïðîöåññà ïðèíöèïèàëüíî ìåíÿåòñÿ – â
ñèñòåìå îáðàçóåòñÿ óñòîé÷èâûé çîëü íàíîðàç-
ìåðíûõ ÷àñòèö ãåòèòà α-FeOOH.
Âûâîäû
1. Âçàèìîäåéñòâèå ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö
ñ ðàñòâîðàìè îðòîôîñôàòà íàòðèÿ, ÝÄÒÀ è ÃÊ
â øèðîêîì äèàïàçîíå êîíöåíòðàöèé âëèÿåò íà
óñòîé÷èâîñòü âîäíûõ çîëåé ìàããåìèòà γ-Fe2O3,
ôåððèòîâ êîáàëüòà CoFe2O4 è ìåäè CuFe2O4 è
êîìïîçèòà íà îñíîâå ôàç ëåïèäîêðîêèòà, ìàã-
ãåìèòà è ñåðåáðà γ-FeOOH+γ-Fe2O3+Ag0. Îñ-
íîâíûìè ïàðàìåòðàìè, îïðåäåëÿþùèìè ñòå-
ïåíü òàêîãî âëèÿíèÿ, íàðÿäó ñî çíà÷åíèåì ðÍ
äèñïåðñèîííîé ñðåäû ÿâëÿþòñÿ êîíöåíòðàöèÿ
ââîäèìîãî ðàñòâîðà ñòàáèëèçàòîðà è òèï ñòà-
áèëèçèðóåìûõ ÷àñòèö.  õîäå èññëåäîâàíèÿ
áûëî ïîêàçàíî, ÷òî íàèáîëüøåé óñòîé÷èâîñòüþ
îáëàäàþò çîëè ôåððèòà êîáàëüòà CoFe2O4 ïðè
ââåäåíèè â âîäíóþ äèñïåðñèîííóþ ñðåäó 0,8·10–2 Ì
ðàñòâîðà NaH2PO4, à íàèìåíüøåé â àíàëîãè÷-
íûõ óñëîâèÿõ – çîëè ôåððèòà ìåäè CuFe2O4. Ïî
ñòàáèëèçèðóþùåìó âëèÿíèþ íà âîäíûå çîëè
ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö, îáðàçóåòñÿ ðÿä ÝÄÒÀ <
ãóìèíîâàÿ êèñëîòà < îðòîôîñôàò íàòðèÿ.
2. Ìåõàíèçì âçàèìîäåéñòâèÿ îðòîôîñôàòà
íàòðèÿ, ÝÄÒÀ è ãóìèíîâîé êèñëîòû ñ ïîâåðõ-
íîñòüþ ôåððèìàãíèòíûõ ÷àñòèö âî âñåõ ñëó÷à-
ÿõ ñâÿçàí ñ àäñîðáöèåé è îáðàçîâàíèåì ïîâåðõ-
íîñòíûõ êîìïëåêñîâ Fe(II) è Fe(III) ðàçíîé
ïðèðîäû, ÷òî ëèáî ïðåïÿòñòâóåò ôàçîâûì òðàíñ-
ôîðìàöèÿì æåëåçî-êèñëîðîäíûõ ñòðóêòóð, ëèáî
íàïðàâëÿåò ôàçîîáðàçîâàòåëüíûé ïðîöåññ ïî
ïóòè ðàçâèòèÿ ñòðóêòóð ìîðôîëîãè÷åñêîãî
α- èëè γ-ðÿäà.
3. Ïðè êîíòàêòå ñòàëüíîãî ýëåêòðîäà ñ àýðè-
ðóåìûìè ðàñòâîðàìè îðòîôîñôàòà íàòðèÿ è
ÝÄÒÀ íà åãî ïîâåðõíîñòè ïðîèñõîäèò ôîðìè-
ðîâàíèå ÷àñòèö ëåïèäîêðîêèòà γ-FeOOH ñ ïðè-
ìåñüþ ìàããåìèòà γ-Fe2O3, à ïðè êîíòàêòå ñ ðàñ-
òâîðîì ãóìèíîâîé êèñëîòû – ÷àñòèö ãåòèòà
α-FeOOH. Â ðàáîòå ïîêàçàíî, ÷òî ââåäåíèå äî-
áàâîê NaH2PO4 è ÃÊ ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü óñ-
òîé÷èâûå çîëè íàíîðàçìåðíûõ ÷àñòèö îêñèãèä-
ðîêñèäîâ æåëåçà, êîòîðûå ìîãóò áûòü èñïîëü-
çîâàíû ïðè ïðîâåäåíèè ìåäèêî-áèîëîãè÷åñêèõ
èññëåäîâàíèé.
Äîñë³äæåíî âïëèâ ÅÄÒÀ, ãóì³íîâî¿ êèñëîòè òà îðòîôîñ-
ôàòó íàòð³þ íà ôîðìóâàííÿ â àåðîâàí³é ñèñòåì³ ñòàëåâîãî
åëåêòðîäà ôåðèìàãí³òíèõ ÷àñòèíîê ³ ñò³éê³ñòü ¿õí³õ âîäíèõ
çîë³â. Ïîêàçàíî, ùî íàéñò³éê³øèìè º çîë³ ôåðèòó êîáàëüòó
CoFe2O4, à íàéìåíøó ñò³éê³ñòü ìàþòü çîë³ ôåðèòó ì³ä³
CuFe2O4. Çà ñòàá³ë³çóâàëüíèì âïëèâîì íà ôåðèìàãí³òí³
÷àñòèíêè îòðèìàíî ðÿä ÅÄÒÀ < ÃÊ < NaH2PO4. Äîäàâàííÿ
äî äèñïåðñ³éíîãî ñåðåäîâèùà ðîç÷èí³â ÅÄÒÀ òà NaH2PO4
ïðèçâîäèòü äî óòâîðåííÿ ôàçè ëåï³äîêðîê³òó γ-FeOOH ç
äîì³øêîþ ìàãåì³òó γ-Fe2O3, à äîäàâàííÿ ãóì³íîâî¿ êèñëî-
òè – ôàçè ãåòèòó α-FeOOH. Âîäí³ çîë³ ôåðèìàãí³òíèõ ÷àñ-
òèíîê ãîìîãåíí³, ìàþòü êîëî¿äíó ñò³éê³ñòü, ³ ¿õ ìîæå áóòè
âèêîðèñòàíî ïðè äîñë³äæåíí³ ìåäèêî-á³îëîã³÷íèõ ñèñòåì.
14
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ôåðèìàãí³òí³ íàíîðîçì³ðí³ ÷àñòèíêè, êî-
ëî¿äíà ñò³éê³ñòü âîäíèõ çîë³â, ÅÄÒÀ, ãóì³íîâà êèñëîòà,
îðòîôîñôàò íàòð³þ, ëåï³äîêðîê³ò γ-FeOOH, ãåòèò
α-FeOOH
The effect of EDTA, humic acid and natrium orthophosphate
on the formation the ferromagnetic particles in water aerated
system of steel electrode and stability of their water sols have
been studied. It was shown that the stablest properties had the
sols of cobalt ferrite CoFe2O4 and the least stable had sols of
cuprum ferrite CuFe2O4. As for stabilization effect on
ferromagnetic particles there was found the row EDTA < HA
< NaH2PO4. The addition of EDTA and NaH2PO4 in dispersion
medium the solution results in formation of the phase
lepidocrocite γ-FeOOH with addition maghemite γ-Fe2O3, and
addition of the humic acid results in formation of the phase
goethite α-FeOOH. Water sols of the ferromagnetic particles
are homogeneous, possess colloidal stability and may be used
for investigation of medicobiologic systems.
Key words: ferromagnetic nanosized particles, colloidal stability
of water sols, EDTA, humic acid, natrium orthophosphate,
lepidocrocite γ-FeOOH, goethite α-FeOOH
1. Zhong W., Du Y. Magnetic Liquids, in: Handbook of
Nanophase and Nanostructured Materials / Kluwer
Academic/Plenum – New York, 2002, vol. 4. – P. 337–373
(Chapter 8).
2. Applications of magnetic nanoparticles in biomedicine /
Q.A. Pankhurst, J. Connolly, S.K. Jones, J. Dobson //
J. Phys. D: Appl. Phys. – 2003. – 36. – P. R167–R181.
3. Advances in magnetic nanoparticles for biotechnology
applications / Tartaj P., Morales M.P., Gonzalez-Carreno T.
et al. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. –
2005. – 290–291. – P. 28–34.
4. Gupta A.K., Gupta M. Synthesis and surface engineering
of iron oxide nanoparticles for biomedical applications //
Biomaterials. – 2005. – 26. – P. 3995–4021.
5. Schwertmann U., Cornell R.M. The iron oxides in the
laboratory, preparation and characterization – 2nd ed.
Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2000. – 186 p.
6. Preparation of magnetic polymeric particles via inverse
microemulsion polymerization process / Deng Y., Wang L.,
Yang W. et al. // Journal of Magnetism and Magnetic
Materials. – 2003. – 257, N 1. – P. 69–78.
7. Synthesis and characterization of silica-coated iron oxide
nanoparticles in microemulsion: the effect of non-ionic
surfactants / Santra S., Tapec R., Theodoropoulou N.
et al. // Langmuir. – 2001. – 17. – P. 2900–2906.
8. Îêñèäû æåëåçà â íàíîêëàñòåðíîì ñîñòîÿíèè. Ìåòîäû
ñèíòåçà, ñòðóêòóðà è ñâîéñòâà / Ñóçäàëåâ È.Ï., Ìàê-
ñèìîâ Þ.Â., Èìøåííèê Â.Ê. è äð. // Ðîññèéñêèå íàíî-
òåõíîëîãèè. – 2007. – 2, ¹ 5–6. – Ñ. 73–84.
9. Kodas T.T., Hampden-Smith M. Aerosol processing of
materials. New York: Wiley-VCH, 1999. – 492 p.
10. Tartaj P., Gonzalez-Carreno T., Serna C.J. Synthesis of
nanomagnets dispersed in colloidal silica cages with
applications in chemical separation // Langmuir. – 2002. –
18. – P. 4556–4558.
11. Tartaj P., Gonzalez-Carreno T., Serna C.J. Single-step
nanoengineering of silica coated maghemite hollow spheres
with tunable magnetic properties // Adv. Mater. – 2001. –
13. – P. 1620–1624.
12. Synthesis of Monodisperse Iron Oxide Nanocrystals by
Thermal Decomposition of Iron Carboxylate Salts // W.W. Yu,
J.C. Falkner, C.T. Yavuz, V.L. Colvin // Chem. Commun. –
2004. – P. 2306–2307.
13. Electrochemical formation of a new Fe(II)–Fe(III)
hydroxy-carbonate green rust: characterisation and
morphology / Legrand L., Abdelmoula M., G hin A. et al. //
Electrochimica Acta. – 2001. – 46, N 12. – P. 1815–1822.
14. Nanostructured energetic materials using sol-gel
methodologies / Tillotson T.M., Gash A.E., Simpson R.L.
et al. // J. Non-Cryst. Solids. – 2001 – 285. – P. 335–338.
15. Thin layers of iron corrosion products electrochemically
deposited on inert substrates: synthesis and behaviour /
S. Peulon, H. Antony, L. Legrand, A. Chausse //
Electrochemical Acta. – 2004. – 49. – P. 2891–2899.
16. Cornel R.M., Schwertmann U. The iron oxides: structure,
properties, reactions, occurrence and uses, 2nd ed. Wiley-
VCH, Weinheim, Germany, 2003. – 703 p.
17. Nanostructure array fabrication with temperature-
controlled self-assembly techniques / V. Ng, Y.V. Lee,
B.T. Chen, A.O. Adeyeye // Nanotechnology. – 2002. –
13. – P. 554–558.
18. Coating of amorphous iron nanoparticles by long-chain
alcohols / G. Kataby, A. Ulman, R. Prozorov, A. Gedanken //
Langmuir. – 1998. – 14. – P. 1512–1515.
19. Maity D., Agrawal D.C. Synthesis of iron oxide
nanoparticles under oxidizing environment and their
stabilization in aqueous and non-aqueous media // Journal
of Magnetism and Magnetic Materials. – 2007. – 308. –
P. 46–55.
20. Synthesis and magnetic properties of concentrated α-Fe2O3
nanoparticles in a silica matric / Tadic M., Markovic D.,
Spasojevic V. et al. // J. of Alloys and Compounds. – 2007. –
441, ¹ 1–2. – P. 291–296.
21. Matrix mediated synthesis of γ-Fe2O3: a new optically
transparent magnetic material / Ziolo R.F., Giannelis E.P.,
Weinstein B.A. et al. // Science. – 1992. – 257. – P. 219–
223.
22. Structured materials synthesis in a self-assembled
surfactant mesophase / Li S., Irwin G., Simmons B. et al. //
Colloids and Surfaces A. – 2000. – 174, N 1–2. –
P. 275–281.
ÍÀÍÎ×ÀÑÒÈÖÛ, ÍÀÍÎÊËÀÑÒÅÐÛ, ÍÓËÜÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ
15
М
АТ
ЕР
ИА
ЛО
ВЕ
Д
ЕН
ИЕ
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2010, ¹ 2
23. Stolnik S., Illum L., Davis S.S. Long circulating micro-
particulate drug carriers / Adv. Drug Del. Rev. – 1995. – 16. –
P. 195–214.
24. ×åêàíîâà À.Å. Áèîñîâìåñòèìûå ìàãíèòíûå íàíîìàòåðè-
àëû íà îñíîâå îêñèäà æåëåçà (III): Àâòîðåô. äèñ. … êàíä.
õèì. íàóê: 02.00.01, 02.00.21 / ÌÃÓ. – Ì., 2008. – 23 ñ.
25. Capek I. Microemulsion polymerization of styrene in the
presence of a cationic emulsifiår // Adv. Colloid Interf. Sci. –
2001. – 92, N 1–3. – P. 195–233.
26. Alkyl phosphonate/phosphate coating on magnetite
nanoparticles: a comparison with fatty acids / Sahoo Y.,
Pizem H., Fried T. et al. // Langmuir. – 2001. – 17. –
P. 7907–7911.
27. Illes E., Tombacz E. The effect of humic acid adsorption
on pH-dependent surface charging and aggregation of
magnetite nanoparticles // Journal of Colloid and Interface
Science. – 2006. – 295. – P. 115–123.
28. Ryczkowski J. IR studies of EDTA alkaline salts interaction
with the surface of inorganic oxides // Applied Surface
Science. – 2005. – 252. – Ð. 813–822.
29. Effect of orthophosphate on the oxidation products of
Fe(II)–Fe(III) hydroxycarbonate: The transformation of
green rust to ferrihydrite / O. Benali, M. Abdelmoula,
Ph. Refait, J.-M.R. G nin // Geochimica et Cosmochimica
Acta. – 2001. – 65, N 11. – P. 1715–1726.
30. The effect of adding phosphate on the size of extremely
fine needle-like lepidocrocite particles prepared by
oxidizing an aqueous suspension of ferrous hydroxide /
Mihara N., Kawasaki H., Kumazawa H. et al. // Can. J.
Chem. Eng. – 2002. – 80, N 4. – P. 764–768.
31. Lee C.S., Lee H., Westervelt R.M. Microelectromagnets
for the control of magnetic nanoparticles // Appl. Phys.
Lettr. – 2001. – 79, N 20. – P. 3308–3310.
32. Ëàâðèíåíêî Î. Ì. Ïðîöåñè óòâîðåííÿ äèñïåðñíèõ ôàç
ó ñèñòåì³ ãàëüâàíîêîíòàêò³â çàë³çî–âóãëåöü (êîêñ) ó
âîäíîìó ñåðåäîâèù³: Àâòîðåô. äèñ. … êàíä. õ³ì. íàóê:
02.00.11 / ²ÁÊÕ ³ì. Ô.Ä. Îâ÷àðåíêà ÍÀÍÓ. – Ê.,
2002. – 18 ñ.
33. Ëàâðèíåíêî Î.Ì., Ìàìóíÿ Ñ.Â. Âïëèâ ñêëàäó àêòèâó-
þ÷îãî ðîç÷èíó íà ïðîöåñ öåìåíòàö³¿ ì³ä³ // Òåçè
VIII ì³æíàð. íàóê.-ïðàêò. êîíô. «Åêîëîã³ÿ. Ëþäèíà. Ñó-
ñï³ëüñòâî». – Ê., 2005. – Ñ. 108.
34. Ëàâðèíåíêî Å.Í., Íåòðåáà Ñ.Â. Ôîðìèðîâàíèå íàíî-
ðàçìåðíûõ ñòðóêòóð â ñèñòåìå Fe0–H2O–O2–AgNO3 //
Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå. – 2009. – ¹ 2. –
Ñ. 9–24.
35. Êàòàëèòè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü íàíîðàçìåðíûõ ôåððî-
øïèíåëåé êîáàëüòà è ìåäè â ôîñôîëèïèäíîé ìîäåëüíîé
ñèñòåìå / Äîëèíñêèé Ã.À., Ëàâðèíåíêî Å.Í., Òîäîð È.Í.
è äð. // Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå. – 2010. –
¹ 1. – Ñ. 59–68.
36. Ãîðøêîâ Â.Ñ., Òèìîøîâ Â.Â., Ñàâåëüåâ Â.Ã. Ìåòîäû
ôèçèêî-õèìè÷åñêîãî àíàëèçà âÿæóùèõ âåùåñòâ. – Ì.:
Âûñøàÿ øêîëà, 1981. – 335 ñ.
37. Ðóêîâîäñòâî ê ïðàêòè÷åñêèì ðàáîòàì ïî êîëëîèäíîé
õèìèè / Ãðèãîðîâ Î.Í., Êàðïîâà È.Ô., Êîçüìèíà Ç.Ï.
è äð. – Ì.: Õèìèÿ, 1964. – 331 ñ.
38. Ëóðüå Þ.Þ. Àíàëèòè÷åñêàÿ õèìèÿ ïðîìûøëåííûõ ñòî÷-
íûõ âîä. – Ì.: Õèìèÿ, 1984. – 448 ñ.
39. Ëàâðèíåíêî Å.Í. Ôîðìèðîâàíèå íàíî- è ìèêðîðàç-
ìåðíûõ æåëåçî-êèñëîðîäíûõ ñòðóêòóð â ñèñòåìàõ
Fe0–H2O–O2 è Fe0–Ñ–H2O–O2 // Íàíîñèñòåìû, íàíî-
ìàòåðèàëû, íàíîòåõíîëîãèè. – 2007. – 5, ñïåöâûï. 1. –
C. 141–159.
40. Ziemniak S.E., Jones M.E., Combs K.E.S. Magnetite
Solubility and Phase Stability in Alkaline Media at Elevated
Temperatures // Journal of Solution Chemistry. – 1995. –
24, N 9. – P. 837–877.
41. Ex-situ and ex-situ X-ray diffraction of corrosion products
freshly formed on the surface of an iron-silicon alloy /
Suzuki S., Matsubara E., Komatsu T. et al. // Corrosion
Science. – 2007. – 49. – P. 1081–1096.
42. Ëàâðèíåíêî Å.Í. Ðîëü êàòèîíîâ æåëåçà äèñïåðñèîí-
íîé ñðåäû ïðè îáðàçîâàíèè æåëåçî-êèñëîðîäíûõ
ñòðóêòóð â ñèñòåìàõ íà îñíîâå æåëåçà è óãëåðîäà //
Íàíîñèñòåìû, íàíîìàòåðèàëû, íàíîòåõíîëîãèè. – 2008. –
6, ñïåöâûï. 2. – C. 529–550.
43. Nowack B., Sigg L. Adsorption of EDTA and Metal–
EDTA Complexes onto Goethite // Journal of Colloid and
Interface Science. – 1996. – 177. – P. 106–121.
44. Adsorption of EDTA and iron-EDTA complexes on
magnetite and the mechanism of dissolution of magnetite
by EDTA / M.A. Blesa, E.B. Borghi, A.J.G. Maroto,
A.E. Regazzoni // Journal of Colloid and Interface Science. –
1984. – 98, N 2. – P. 295–305.
45. Ballesteros M.C., Rueda E.H., Blesa M.A. The Influence
of Iron (II) and (III) on the Kinetics of Goethite Dissolution
by EDTA // Journal of Colloid and Interface Science. –
1998. – 201, N 1. – P. 13–19.
46. Nowack B., Sigg L. Dissolution of Fe(III) (hydr)oxides
by metal-EDTA complexes // Geochimica et Cosmochimica
Acta. – 1997. – 61, N 5. – P. 951–963.
47. Rubio J., Matijevic E. Interactions of Metal Hydrous
Oxides with Chelating Agents. Ð. I. β-FeOOH–EDTA //
Journal of Colloid and Interface Science. – 1979. – 68,
N 3. – P. 408 – 421.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62707 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1996-9988 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:29:19Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Лавриненко, Е.Н. Шостик, В.И. Астрелин, И.М. Прокопенко, В.А. Маслова Е.А. 2014-05-24T19:50:41Z 2014-05-24T19:50:41Z 2010 Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц / Е.Н. Лавриненко, В.И. Шостик, И.М. Астрелин, В.А. Прокопенко, Е.А. Маслова // Наноструктурное материаловедение. — 2010. — № 2. — С. 3-15. — Бібліогр.: 47 назв. — рос. 1996-9988 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62707 544.77:544.032.13+544.032.72 Исследовано влияние ЭДТА, гуминовой кислоты и ортофосфата натрия на формирование в аэрируемой системе стального электрода ферримагнитных частиц и устойчивость их водных золей. Показано, что наибольшей устойчивостью обладают золи феррита кобальта CoFe₂O₄, а наименьшей – феррита меди CuFe₂O₄ . По стабилизирующему влиянию на ферримагнитные частицы получен ряд ЭДТА < ГК < NaH₂PO₄ . Введение в дисперсионную среду растворов ЭДТА и NaH₂PO₄ приводит к формированию фазы лепидокрокита γ-FeOOH с примесью маггемита γ -Fe₂O₃, а введение гуминовой кислоты – фазы гетита α -FeOOH. Водные золи ферримагнитных частиц гомогенны, обладают коллоидной устойчивостью и могут использоваться при исследовании медико-биологических систем. Досліджено вплив ЕДТА, гумінової кислоти та ортофосфату натрію на формування в аерованій системі сталевого електрода феримагнітних частинок і стійкість їхніх водних золів. Показано, що найстійкішими є золі фериту кобальту CoFe₂O₄, а найменшу стійкість мають золі фериту міді CuFe₂O₄. За стабілізувальним впливом на феримагнітні частинки отримано ряд ЕДТА < ГК < NaH₂PO₄. Додавання до дисперсійного середовища розчинів ЕДТА та NaH₂PO₄ призводить до утворення фази лепідокрокіту γ-FeOOH з домішкою магеміту γ-Fe₂O₃, а додавання гумінової кислоти – фази гетиту α-FeOOH. Водні золі феримагнітних частинок гомогенні, мають колоїдну стійкість, і їх може бути використано при дослідженні медико-біологічних систем. The effect of EDTA, humic acid and natrium orthophosphate on the formation the ferromagnetic particles in water aerated system of steel electrode and stability of their water sols have been studied. It was shown that the stablest properties had the sols of cobalt ferrite CoFe₂O₄ and the least stable had sols of cuprum ferrite CuFe₂O₄. As for stabilization effect on ferromagnetic particles there was found the row EDTA < HA < NaH₂PO₄. The addition of EDTA and NaH₂PO₄ in dispersion medium the solution results in formation of the phase lepidocrocite γ-FeOOH with addition maghemite γ-Fe₂O₃, and addition of the humic acid results in formation of the phase goethite α-FeOOH. Water sols of the ferromagnetic particles are homogeneous, possess colloidal stability and may be used for investigation of medicobiologic systems. ru Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України Наноструктурное материаловедение Наночастицы, нанокластеры, нульмерные объекты Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц Лавриненко, Е.Н. Шостик, В.И. Астрелин, И.М. Прокопенко, В.А. Маслова Е.А. Наночастицы, нанокластеры, нульмерные объекты |
| title | Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц |
| title_full | Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц |
| title_fullStr | Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц |
| title_full_unstemmed | Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц |
| title_short | Влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц |
| title_sort | влияние ортофосфата натрия, этилендиаминтетрауксусной и гуминовой кислот на формирование и устойчивость водных золей ферримагнитных частиц |
| topic | Наночастицы, нанокластеры, нульмерные объекты |
| topic_facet | Наночастицы, нанокластеры, нульмерные объекты |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62707 |
| work_keys_str_mv | AT lavrinenkoen vliânieortofosfatanatriâétilendiamintetrauksusnoiiguminovoikislotnaformirovanieiustoičivostʹvodnyhzoleiferrimagnitnyhčastic AT šostikvi vliânieortofosfatanatriâétilendiamintetrauksusnoiiguminovoikislotnaformirovanieiustoičivostʹvodnyhzoleiferrimagnitnyhčastic AT astrelinim vliânieortofosfatanatriâétilendiamintetrauksusnoiiguminovoikislotnaformirovanieiustoičivostʹvodnyhzoleiferrimagnitnyhčastic AT prokopenkova vliânieortofosfatanatriâétilendiamintetrauksusnoiiguminovoikislotnaformirovanieiustoičivostʹvodnyhzoleiferrimagnitnyhčastic AT maslovaea vliânieortofosfatanatriâétilendiamintetrauksusnoiiguminovoikislotnaformirovanieiustoičivostʹvodnyhzoleiferrimagnitnyhčastic |