Синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит
Promising for the practical implementation of the methodology of synthesis of composites such as carbon nanotube/magnetite was proposed. The structure, adsorption and magnetic properties of the materials have been investigated. A comparison of their properties with the characteristics of the activat...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2015
|
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/585 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291734733684736 |
|---|---|
| author | Mishchenko, V. N. Gorbik, P. P. Makhno, S. N. Mazurenko, R. V. Abramov, N. V. |
| author_facet | Mishchenko, V. N. Gorbik, P. P. Makhno, S. N. Mazurenko, R. V. Abramov, N. V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. N. Mishchenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "P. P. Gorbik",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "S. N. Makhno",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "R. V. Mazurenko",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
},
{
"author": "N. V. Abramov",
"institution": "Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Mishchenko, V. N. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:34:56Z |
| description | Promising for the practical implementation of the methodology of synthesis of composites such as carbon nanotube/magnetite was proposed. The structure, adsorption and magnetic properties of the materials have been investigated. A comparison of their properties with the characteristics of the activated carbon composites / magnetite was produced. It was shown that most of the values obtained for specific saturation magnetization of composites nanotube/magnetite (27,6 ± 2,5% G·cm3/gcomp) there is higher than for the composite materials of activated carbon / magnetite (5,1 ± 2,5% G·cm3/gcomp). Preferred orientation of magnetite particles relative to the surface of nanotubes was found. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
Поверхность. 2015. Вып. 7(22). С. 227–237 227
УДК 544.72
СИНТЕЗ І МАГНІТНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИТІВ
ТИПУ ВУГЛЕЦЕВІ НАНОТРУБКИ/МАГНЕТИТ І
АКТИВОВАНЕ ВУГІЛЛЯ/МАГНЕТИТ
В.М. Міщенко, П.П. Горбик, С.М. Махно, Р.В. Мазуренко, М.В. Абрамов
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України,
вул. Генерала Наумова, 17, Київ, 03164, Україна, e-mail: abramovnv@rambler.ru
Запропоновано перспективну для практичного впровадження методику синтезу
композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит, досліджено структуру, адсорбційні та
магнітні властивості отриманих матеріалів, а також проведено порівняння їхніх
властивостей з параметрами композитів типу активоване вугілля/магнетит. Показано, що
максимальне з одержаних значень питомої намагніченості насичення (σs) для композитів
вуглецеві нанотрубки/магнетит (27,6 ± 2,5% Гс·см3/гкомп) перевищує максимальне σs
композитів активоване вугілля/магнетит (5,1 ± 2,5% Гс·см3/гкомп). Зафіксовано переважну
орієнтацію частинок магнетиту щодо поверхні вуглецевих нанотрубок.
Вступ
Нанохімія магнітних матеріалів – один з напрямів, що активно розвивається і
привертає все більше уваги дослідників різних галузей, зокрема хімії, фізики, біології
та медицини [1–3]. Широкого використання набули наноматеріали неорганічного
походження, у тому числі нанорозмірні частинки оксиду заліза [4–7], для створення
високоефективних систем очищення біологічних рідин, магнітокерованих систем
цільової доставки терапевтичних агентів як самостійні терапевтичні агенти для
локальної гіпертермії, а також як контрастні речовини при магнітно-резонансних
дослідженнях [8–11]. Тому безсумнівно актуальним є пошук нових і оптимізація
існуючих підходів для синтезу біосумісних магнітних наноматеріалів із заданими
хімічним і фазовим складом, що визначають морфологічні, структурні, фізичні,
фізіологічні та токсикологічні особливості наноматеріалів. Важливим також є тип
модифікації поверхні наночастинок для формування додаткових функціональних
характеристик, зокрема збільшення сорбційної ємності. Магнетит (Fe3O4) має найбільш
високу серед оксидів заліза намагніченість, до того ж варіювання умов синтезу його
наночастинок дозволяє одержувати їх з регульованою морфологією.
В останні роки активно розвивається новий перспективний напрям в медицині,
що пов’язаний зі спрямованим транспортом іммобілізованих на феромагнітних носіях
ліків в органи-мішені під дією зовнішнього магнітного поля [7]. Використання в цій галузі
магніточутливого біосумісного активованого вугілля з розвиненою пористою структурою
(депо для лікарських форм) значно розширює його медико-біологічні застосування.
Літературні дані [1–8] свідчать, що надання магнітних властивостей активованому вугіллю
шляхом введення в нього магнетиту може значно розширити його функціональні
можливості та вдосконалити технології використання. Це стосується, насамперед, більш
широкого варіювання гідродинамічних умов сорбції та поліпшення при цьому масообміну,
що підвищує ефективність сорбентів при вилученні речовин з рідких середовищ, або
концентруванні мікродомішок з розбавлених розчинів [1].
Недосконалість сучасної адсорбційно-фільтраційної технології очистки води від
нафти та нафтопродуктів [6] можна також подолати, застосовуючи магніточутливі
адсорбенти, що дає можливість завдяки магнітній сепарації при контактному способі
очистки води (одно- і двохступінчаті цикли) отримувати очищену воду. Вплив
228
магнетиту на сорбційні характеристики вугілля, а також самої технології отримання
магніточутливого адсорбенту на його властивості вимагає детального вивчення.
З метою створення ефективних магнітокерованих композитів, відбувається
активний пошук методів і технологій їх одержання. Зокрема, композити вуглецеві
нанотрубки (ВНТ)/ магнетит були синтезовані в [9] термічним розкладанням солей
Fe(acac)3, FeCl 3, Fe(CO)5 за температури 240 0С та мали структуру ядра із декількох
ВНТ та оболонки з наночастинок Fe3O4. Для зазначених зразків характерна
суперпамагнітна поведінка за кімнатної температури та значення питомої
намагніченості насичення σs = 19 – 28 Гс·см3/г(комп) в залежності від вмісту Fe3O4. Окрім
того, такі композити мають кращу біосумісність в порівнянні з чистими ВНТ.
Результати досліджень на клітинах Escherichia coli встановили антибактеріальну
активність композитів ВНТ/магнетит. Нанокомпозити ВНТ/магнетит були також
синтезовані гідротермальним методом [10] та показано, що наночастинки Fe3O4
діаметром 10 – 30 нм розташовані на зовнішніх поверхнях ВНТ. Для нанокомпозитів
значення σs становить 55,8 Гс·см3/г(комп), коерцитивної сили (Нк) – 97,1 Е при 270С.
Вони проявляють високу магнітну чутливість до зовнішнього магнітного поля. Також
виявлено [11], що гідрофільні багатошарові ВНТ, декоровані наночастинками
магнетиту, легко захоплюються в лімфатичних судинах та доставляють гемцитабін в
лімфатичні вузли з високою ефективністю під впливом магнітного поля.
Метою роботи є розробка перспективної для впровадження методики синтезу
композитних магніточутливих адсорбентів на основі вуглецевих наноматеріалів і
нанорозмірного магнетиту та вивчення їхніх фізико-хімічних властивостей.
Матеріали та методи дослідження
В роботі використовували залізо(II) оцтовоокисле 4-водне – Fe(CH3COO)2·4H2O
і залізо(III) ацетилацетонат – C15H21O6Fe. Наночастинки магнетиту синтезували
спеціально розробленим способом [12] – високотемпературним твердофазним синтезом
(ВТТФС), а саме термічним розкладанням солі або суміші солей заліза органічних
кислот, що містять катіони Fe2+ і Fe3+, в інертній атмосфері. Рентгенограми одержаних
зразків реєстрували на дифрактометрі ДРОН-4-07 (випромінювання CuKα – лінії аноду
з нікелевим фільтром у відбитому пучку, геометрія зйомки за Брегом–Брентано).
Розмір кристалітів визначали по ширині відповідної найбільш інтенсивної лінії згідно
рівняння Шеррера [13].
Розміри і форму частинок у зразках вивчали методом просвічуючої електронної
мікроскопії (ПЕМ) на приладі Transmission Electron Microscope JEOL 2010. Як
підкладку для зразків використовували вуглецеві плівки з круглими отворами на
мідних сіточках.
Петлі гістерезису магнітного моменту зразків вимірювали за допомогою
лабораторного вібраційного магнітометра фонерівського типу при кімнатній
температурі. Опис установки і методика вимірювань наведені в [14]. Зразками для
досліджень слугували спеціально підготовлені розмагнічені сухі матеріали. Для
порівняння використовували зразки з відомим значенням σs: тестований зразок нікелю і
наночастинки Fe3O4 (98%) виробництва фірми "Nanostructured & Amorphous Materials
Inc.", USA. Похибка вимірювання σs по відношенню до еталонного зразка не
перевищувала 2.5%.
Результати та обговорення
Ідентифікація компонентів композитів (рис. 1) вказує на присутність у
синтезованих зразках ВНТ/магнетит максимумів, які відповідають кристалічній фазі
магнетиту (JCPDS file, № 19-0629).
229
Рис. 1. Дифрактограми зразків: 1 – вуглецеві нанотрубки, 2 – ВНТ/магнетит, 3 –
магнетит.
Статистичний аналіз ПЕМ зображень здійснювали за допомогою функції
густини нормального розподілу
2
1 ( ( )
21
( )
2
d M d
f d e
(1)
де M(d), σ – математичне сподівання та середньоквадратичне відхилення (СКВ)
діаметра відповідно.
Питому площу поверхні ансамблів сферичних частинок розраховували згідно
рівняння
2 3
1 1
6 n n
уд i i
i i
S d d
(2)
де ρ – густина частинок, d – діаметр частинки, n – об’єм вибірки.
На рис. 2 представлено ПЕМ зображення і розподіл за розмірами частинок
магнетиту, синтезованих способом ВТТФС. Розмірні характеристики одержаних
матеріалів наведено в табл. 1. Частинки, синтезовані із солей заліза при 375 ºС –
ансамбль (А), мають неправильну форму (рис. 2 а). Для проведення статистичних
досліджень частинки уявляли рівновеликими сферами діаметром d. Середнє
арифметичне значення діаметрів (d0) для вибірки n = 74 становить 27,81 нм, стандартне
відхилення (s) – 10,61 нм. Стандартне відхилення
s = [Σ(n–1)-1(di – d0)
2]0.5 (3)
співвідноситься з СКВ як
s/σ = n/(n –1), (4)
де n/(n –1) – поправка Бесселя. При n > 55 практично (< 1 %) немає різниці між
оцінками s і σ. Різниця між d0 і M(d) обраховувалася наступним чином. За визначенням
M(d) = ∫df(d)dd; (5)
якщо σ ≈ 2,9 нм, то з імовірністю P{|d0 – M(d)| ≤ τ} > 0,97 можна ствержувати, що τ = |d0
– M(d)| ≈ 0,3 нм. Згідно теореми Чебишева [15], справедлива нерівність
1 – σ2/(τ2n) > 0,97, (6)
230
де n – об’єм вибірки. Тоді n > (1–P)-1σ2/τ2 ≈ 3115. При σ ≈ 2,9 нм, τ = 0,6 нм та P{|d0 –
M(d)| ≤ τ} > 0,94 n > 389. При σ ≈ 2,9 нм, τ = 0,8 нм і P{|d0 – M(d)| ≤ τ} > 0,92 n > 164.
Таким чином, різниця між математичним сподіванням і середнім арифметичним
діаметрів частинок в ансамблях для наших зразків становить ≈ 8 % при імовірності
92%.
На рис. 2 б показано експериментальний полігон відносних частот (гістограма 1)
діаметрів частинок ансамбля (А), що одержаний в результаті статистичної обробки
ПЕМ зображення (програма Get Data Graph Digitizer 2.24), та їх нормальний розподіл за
діаметрами (гістограма 2), розрахований згідно рівняння (1).
а
10 20 30 40 50 60
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
f
1
2
d, nm
б
Рис. 2. ПЕМ зображення ансамбля А наночастинок магнетиту, синтезованих способом
ВТТФС при 375 ºС (а), та експериментальний полігон відносних частот діаметрів
частинок ансамбля А (гістограма 1) та їх нормальний розподіл за діаметрами
(гістограма 2).
ПЕМ зображення частинок магнетиту ансамбля В синтезованих на поверхні
вуглецевих нанотрубок представлено на рис. 3а. Також показано экспериметальний
полігон відносних частот (гістограма 1) вибірки об’єму n = 105 з ансамбля (B) і
нормальний розподіл їх (M(d) = 47,709 нм, σ = 15,324 нм) (гістограма 2) відповідно.
0 20 40 60 80 100
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
f
1
2
d, nm
а б
Рис. 3. ПЕМ зображення частинок магнетиту ансамбля В синтезованих на поверхні
вуглецевих нанотрубок (а) та експериментальний полігон відносних частот
діаметрів частинок ансамбля В (гістограма 1) та їх нормальний розподіл
частинок за діаметрами (гістограма 2) (б).
На відміну від вихідних частинок магнетиту, які мали неправильну
конфігурацію та були представлені нами у вигляді рівновеликих сфер, частинки
231
магнетиту, що сформовані на поверхні ВНТ мають форму близьку до еліпсоїдальної
(рис. 4 а) та експериментальний полігон відносних частот був одержаний для головних
і малих осей проекцій частинок.
-105 -70 -35 0 35 70 105
0,0
0,1
0,2
f
град.
а б
Рис. 4. Модель частинки магнетиту у композитах ВНТ/магнетит (а) та розподіл
частинок ансамбля (В1) за кутом нахилу (α) великої осі до осі абсцис (б).
На рис. 5 (а) представлено ансамбль частинок B1 (частину ансамбля B) об’ємом
n = 43. Проекції частинок представлені у вигляді еліпсів. Відношення середніх значень
їх осей становить ~ 1,139, що відповідає ексцентриситету (ε = [1–(b/a)2]0,5) ~0,479.
Зафіксовано, що переважні кути між віссю абсцис і великими осями наночастинок
магнетиту становлять ±70º, що потребує подальшого вивчення.
20 40 60 80 100 120
0,000
0,006
0,012
0,018
f
1
2
b
0
= 46,73 nm
a
0
= 53,21 nm
d, nm
а б
Рис. 5. ПЕМ зображення частинок магнетиту ансамбля частинок B1 – частини
ансамбля B (а) та нормальний розподіл за головними (гістограма 1) і малими
(гістограма 2) осями еліпсоїдних частинок (a> b = c) ансамбля В1
відповідно (б).
Ансамбль С відрізняється від ансамбля В меншим вмістом Fe3O4 (рис. 6а). В
цьому випадку частинки представлені, як і для вихідного магнетиту у вигляді
рівновеликих сфер діаметром d. На рис. 6 б показані экспериметальні полігони
відносних частот ансамбля (B) – з масовим вмістом Fe3O4 19,8% та ансамбля (C) –
232
14,3%. Незважаючи на різний вміст магнетиту у цих композитах, розподіл за розмірами
подібний.
0 20 40 60 80 100 120
0,0
0,1
0,2
0,3
f
C
B
d, nm
а б
Рис. 6. ПЕМ зображення композиту ВНТ/магнетит з масовим вмістом Fe3O4 14,3 % (а)
та экспериментальні полігони відносних частот діаметрів частинок ансамблей
В і С (б).
Таблиця 1. Статистичні параметри ансамблей НЧМ.
Образец n d0 , нм s, нм Sпит
теор
, м
2/г
(згідно рівняння (2))
Sпит
эксп
, м
2/г
(A) 74 27,808 10,613 32,86 32,0
(B) 105 47,709 15,324 20,18*) 16,6**)
(B1) 43 50,760 20,749 20,21*) 16,6**)
(С) 42 47,212 19,163 18,45*) 15,2**)
* Питома поверхня тільки частинок магнетиту;** питома поверхня композитів.
На рис. 7а представлено петлі гістерезису вихідного магнетиту, композитів
ВНТ/магнетит і композиту активоване вугілля/магнетит типу CКН2/Fe3O4 з
максимальним значенням питомої намагніченості насичення в діапазоні полів від –9 до
9 кЕ. Величини Ms одержані шляхом екстраполяції залежності M(H-1) на область H→∞.
За слабкої кристалографічної анізотропії (K << Is
2, де К – константа
кристалографічної анізотропії) умова однорідності намагнічення всередині частинки
при всіх значеннях розмагнічуючого поля, або умова абсолютної однодоменності, має
вигляд [17]:
1
2
0
0
0,95 10
s R
cA
R R
M a N
, (7)
де R0 – радіус абсолютно однодоменної частинки, NR – розмагнічуючий фактор
однодоменного еліпсоїда вздовж малої осі (для сфери NR = 4π/3, для дуже витягнутого
еліпсоїда NR = 2π), a0 – параметр ґратки, с = ½, 1, 2 – для простої кубічної, ОЦК и ГЦК
граток відповідно, А – параметр обмінної енергії.
233
-9 -6 -3 0 3 6 9
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
M
, Г
с*
см
3 /г
H, Е
1
2
3
4
-0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4
-3
0
3
M
, Г
с*
см
3 /г
H, kE
1
2
3
4
а б
Рис. 7. Петлі гістерезису зразків: 1 – вихідний магнетит, 2 – ВНТ/магнетит (вміст магнетиту
19,8% мас.), 3 – ВНТ/магнетит (вміст магнетиту 14,3% мас.), 4 – CКН2/Fe3O4 (а),
початкова область петель гістерезису (б).
Таблиця 2. Структурні, концентраційні та магнітні характеристики наночастинок
магнетиту та композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит та
активоване вугілля/магнетит при температурі 300 К.
№
(Ансамбль)
Зразок
d0
(нм)
Hc
(Е)
M 10 kЕ
(Гс·см3/гкопм)
Ms
(Гс·см3/гкопм)
Mr
(Гс·см3/гкопм)
Mr/Ms Sпит,
м2/г
φFe3O4,
%
мас.
1 (A) Fe3O4 27,8 306 67,7(3) 67,5 16,5 0,19(3) 27,1 73,4
2 (B)
ВНТ/Fe3O4
50,8 155 25,5(2) 27,5(6) 5,1 0,18(6) 280 19,8
3 (С)
ВНТ/Fe3O4
47,2 182 9,0(4) 9,62 1,93 0,20(1) 421 14,3
4 СКН1/Fe3O4 32,4 249 2,1(3) 2,3(1) 0,7 0,32(6) 1396 3,4
5 СКН2/Fe3O4 32,4 250 5,1(4) 5,5(5) 1,2 0,23(1) 1184 8,2
6 СКН3/Fe3O4 32,4 302 4,0(8) 4,4(1) 1,4 0,32(2) 1059 25,6
7 Fe3O4“N.&
A.M.I.”
15,1 225 82,3 89,5 15,2 0,17(2) 34,0 97,3
8 M50 [16] 47.7 156 63,1 65.4 16.4 0,25 24,0 71,1
Примітка. d0 – середній діаметр частинок за даними ПЕМ; Нс – коерцитивна сила; M 10
kЕ - намагніченість при H = 10 кЕ; Ms – намагніченість насичення; Mr – залишкова
намагніченість; Mr/Ms відносна залишкова намагніченість; Sпит – питома площа
поверхні; φFe3O4, % мас. – масовий вміст магнетиту у композиті.
Залежність R0 від NR для частинок заліза (Is = 1700 Гс, с = 1, a0 = 0,287 нм, A ≈
kBθf/5 ≈ 0,3·10-13 эрг [18], де kB – постійна Больцмана, θf – феромагнітна точка Кюрі, θf =
1047 K) і магнетиту (Is = 480 Гс, с = 2, a0 = 0,839 нм, A ≈ 0,2·10-13 ерг, θf = 858 K) в
формі еліпсоїда з головною піввіссю L, яка співпадає з єдиною віссю легкого
намагнічення і малою піввіссю R при 270С, показана на рис. 8. Для частинок магнетиту
ансамбля В розмагнічуючий екваторіальний фактор NR = 4,4 – 5,0 (співвідношення між
розмагнічуючим фактором і ексцентриситетом наведено в [18]) і R0 = 19 – 21 нм.
234
4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6
7
8
9
18
20
22
1
2
R0 , nm
N
R
Рис. 8. Залежність радіуса
абсолютно
однодоменних
частинок від
розмагнічуючого
фактора (NR): 1 –
заліза, 2 – магнетиту.
В однодоменному стані переважаючим механізмом перемагнічування є процес
когерентного обертання магнітних моментів, якому перешкоджає кристалографічна
анізотропія і анізотропія форми частинки. Максимальну коерцитивну силу
перемагнічування ансамблю хаотично орієнтованих невзаємодіючих частинок з
одноосною анізотропією можна представити у вигляді двох доданків (нехтуючи
анізотропією механічних напруг):
0,64 0,479( ) ,c K c N c a R s
s
K
H H H N N I
I
(8)
де KHc, NHc – максимальне значення зворотного поля, викликане наявністю
кристалографічної анізотропії [19] і складова, обумовлена анізотропією форми [20],
відповідно.
Для ансамбля хаотично орієнтованих невзаємодіючих частинок магнетиту (K =
1,07·105 эрг/см3) у вигляді витягнутого еліпсоїда обертання (a > b = c) KHc ≈ 142 Е,
залежність NHc зображена на рис. 9.
1,2 1,6 2,0 2,4
0
400
800
1200
N
H
c, E
a/b
Рис. 9. Залежність
коерцитивної сили
ансамбля хаотично
орієнтованих
невзаємодіючих
частинок магнетиту від
співвідношення осей.
Аналіз петель гістерезису композитів вказує на можливість визначення форми
наночастинок (за умови, що вони не взаємодіють, хаотично орієнтовані з одноосною
235
анізотропією) матеріалу за значенням константи кристалографічної анізотропії (К), а
також масовий вміст магнітного матеріалу в композиті.
Метод твердофазного синтезу дозволяє одержувати композити на основі
активованого вугілля [21] з масовим вмістом магнетиту 3–8%, а для композитів на
основі вуглецевих нанотрубок – 14–20%. Це суттєво впливає на намагніченість
композиту, а отже і на його магнітокерованість. Тому одержані композити
ВНТ/магнетит мають більшу намагніченість, ніж композити на основі активованого
вугілля приблизно в 3 рази.
Висновки
Встановлено, що при кімнатній температурі синтезовані зразки магнетиту
методом ВТТФС (температура синтезу 375 – 400 0С) характеризуються значенням σs ≈
67,5 Гс см3/г, композити типу вуглецеві нанотрубки/магнетит мають максимальне
значення σs ≈ 27,6 Гс см3/г, композити типу активоване вугілля/магнетит – σs ≈ 5,6 Гс
см3/г.
Показано, що наночастинки магнетиту на поверхні багатошарових нанотрубок
мають форму близьку до еліпсоїдів обертання з відношенням середніх значень
головних до малих осей ~ 1,14. Відзначено, що спостерігається переважна орієнтація
частинок магнетиту щодо поверхні нанотрубок.
Розраховано питому площу поверхні, а також величину максимальної
коерцитивної сили ансамблю хаотично орієнтованих невзаємодіючих частинок
магнетиту, зумовлену кристалографічною анізотропією і анізотропією форми.
Одержані результати порівняно з експериментальними даними.
Дослідження проведені в рамках цільової комплексної програми
фундаментальних досліджень НАН України "Фундаментальні проблеми нових
наноматеріалів і нанотехнологій» №38 / 15-н.
Література
1. Petersson K., Ilver D., Johansson C., Krozer A. Brownian motion of aggregating
nanoparticles studied by photon correlation spectroscopy and measurements of dynamic
magnetic properties // Anal. Chem. Acta. – 2006. – V. 28. – P. 573–574.
2. Brown D.M., Donaldson K., Borm P.J. Calcium and ROS-mediated activation of
transcription factors and TNF-alpha cytokine gene expression in macrophages exposed
to ultrafine particles // Am. J. Physiol. Lung. Cell. Mol. Physiol. – 2004. – V. 286. – P.
344–353.
3. Tartaj P., Serna C.J. Synthesis of Monodisperse Superparamagnetic Fe/Silica
Nanospherical Composites // J. Am. Chem. Soc. – 2003. – V. 125(51). – P. 15754–
15755.
4. Tan W., Wan K., He X. et. al. Bionanotechnology based on silica nanoparticles //
Medicinal Research Reviews. – 2004. – V. 24, № 5. – P. 621–638.
5. Nefzger M., Kreuter J., Voges R. et. al. Distribution and elimination of polymethyl
methacrylate nanoparticles after peroral administration to rats // Journal pharmaceutics
sciens. – 1984. – V. 7, № 9. – P. 1309–1311.
6. Lapotko D., Lukianova E., Potapnev M. et. al. Method of laser activated nano-
thermolysis for elimination of tumor cells // Cancer Lett. – 2006. – V. 239. – P. 36–45.
7. Hong J., Gong P., Xu D. et. al. Stabilization of chymotrypsin by covalent
immobilization on amine-functionalized superparamagnetic nanogel // J. of
Biotechnology. – 2007. – V. 128. – P. 597–605.
8. Morales-Cid G., Fekete A.; Simonet B. et. al. In Situ Synthesis of Magnetic Multiwalled
Carbon Nanotube Composites for the Clean-up of (Fluoro)Quinolones from Human
236
Plasma Prior to Ultrahigh Pressure Liquid Chromatography // Analysis Anal. Chem. –
2010.– V. 82. – P. 2743–2752.
9. Yan Shan, Kezheng Chen, Xuegang Yu, Lian Gao. Preparation and characterization of
biocompatible magnetic carbon nanotubes // Applied Surface Science.–2010.–V. 257.–
P. 362–366.
10. Yuedan Zhong, Guiyin Li, Suqin Liu et. al. Facile decoration and characterization of
multi-walled carbon nanotubes with magnetic Fe3O4 nanoparticles // Journal of
Optoelectronics and Advanced Materials. – 2012. – V. 14, № 3-4, March – April. – Р.
245 – 250.
11. Dong Yang, Feng Yang, Jianhua Hu et. al. Hydrophilic multi-walled carbon nanotubes
decorated with magnetite nanoparticles as lymphatic targeted drug delivery vehicles //
Chem. Commun. – 2009. – V. 29. –P. 4447–4449.
12. П.П. Горбик, В.Н. Мищенко, Н.В. Абрамов Ю.Н. Трощенков, Д.Г. Усов Магнитные
свойства наночастиц Fe3O4 полученных методом химической конденсации и
твердофазным синтезом // Химия, физика и технология поверхности: Межвед. Сб.
Науч. Тр. / Ин-т химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины;.- К.: Наукова
думка, 2009. Вып. 1 (16). С. 165-176
13. Гинье А. Рентгенография кристаллов.–М.:Гос. Изд-во физ.мат. литературы, 1995.–
604 с.
14. Н.В. Борисенко, В. М. Богатырев, И. В. Дубровин, Н. В. Абрамов, М. В. Гаевая,
П.П. Горбик / Синтез и свойства магниточуствительных нанокомпозитов на
основе оксидов железа и кремния. Сборник трудов под ред. академика НАН
Украины А. П. Шпака и профессора П. П. Горбика “Физико-химия
наноматериалов и супрамолекулярных структур”, Киев, Наук. думка, т. 1, С. 394-
406.
15. Математическая статистика. Под ред. Длина А.М., М., «Высш. школа».- 1975.
398 с.
16. G. F. Goya, T. S. Berquo, F. C. Fonseca, M. P. Morales Static and dynamic magnetic
properties of spherical magnetite nanoparticles // J. Appl. Phys., 2003 Vol. 94, P.3520 –
3528.
17. Кондорский Е.И. Природа высокой коэрцитивной силы мелкодисперсных
ферромагнетиков и теория однодоменной структуры Изв. АН СССР. Серия
физическая. – 1952. – Т. XVI. – №4. – С. 398–411.
18. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971. – 1031 с.
19. Петров Ю.И. Физика малых частиц. М.: Наука, 1982. 359 с.
20. Stoner, E.C. A mechanism of magnetic hysteresis in hetergeneous alloys / E.C. Stoner,
E.P. Wohlfarth // Phil. Trans. Roy. Soc. – 1948 – A 240. – Р. 599-644.
21. В.М. Міщенко, М.Т. Картель, В.А. Луценко та ін. Магніточутливі адсорбенти на
основі активованого вугілля: синтез та властивості // Поверхня. Сб.научных
тр./Ин-т химии поверхности им.А.А. Чуйко НАН Украины.–Киев: Наукова думка,
2010.–Вып. 2(17).–С. 276–285.
237
СИНТЕЗ И МАГНИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПОЗИТОВ ТИПА
УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ/ МАГНЕТИТ И АКТИВИРОВАННЫЙ УГОЛЬ/
МАГНЕТИТ
В.Н. Мищенко, П.П. Горбик, С.Н. Махно, Р.В. Мазуренко, Н.В. Абрамов
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины,
ул. Генерала Наумова, 17, Киев, 03164, Украина, e-mail: dvdrusik@ukr.net
Предложено перспективную для практического внедрения методику синтеза
композитов типа углеродные нанотрубки/магнетит, исследовано структуру,
адсорбционные и магнитные свойства полученных материалов, а также произведено
сравнение их свойств с характеристиками копозитов активированный
уголь/магнетит. Показано, что наибольшее из полученных значений удельной
намагниченности насыщения для композитов нанотрубки/магнетит (27,6 ±2,5 %
Гс·см3/гкомп) выше, чем для композитов активированный уголь/магнетит (5,1±2,5 %
Гс·см3/гкомп). Наблюдается преимущественная ориентация частиц магнетита
относительно поверхности нанотрубок.
SYNTHESIS AND MAGNETIC PROPERTIES OF COMPOSITES TYPE OF
CARBON NANOTUBE/MAGNETITE AND ACTIVATED CARBON/MAGNETITE
V.N. Mishchenko, P.P. Gorbik, S.N. Makhno, R.V. Mazurenko, N.V. Abramov
Chuiko Institute of Surface Chemistry, NAS of Ukraine 17 Generala Naumova Str.,
Kyiv 03164, Ukraine, e-mail: abramovnv@rambler.ru
Promising for the practical implementation of the methodology of synthesis of
composites such as carbon nanotube/magnetite was proposed. The structure, adsorption and
magnetic properties of the materials have been investigated. A comparison of their properties
with the characteristics of the activated carbon composites / magnetite was produced. It was
shown that most of the values obtained for specific saturation magnetization of composites
nanotube/magnetite (27,6 ± 2,5% G·cm3/gcomp) there is higher than for the composite
materials of activated carbon / magnetite (5,1 ± 2,5% G·cm3/gcomp). Preferred orientation of
magnetite particles relative to the surface of nanotubes was found.
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-585 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T17:15:21Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/c0/8007e3b3209565cddb5a945eb712dbc0.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5852018-11-27T09:34:56Z Synthesis and magnetic properties of composites type of carbon nanotube/magnetite and activated carbon/magnetite Синтез и магнитные характеристики композитов типа углеродные нанотрубки/ магнетит и активированный уголь/ магнетит Синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит Mishchenko, V. N. Gorbik, P. P. Makhno, S. N. Mazurenko, R. V. Abramov, N. V. Promising for the practical implementation of the methodology of synthesis of composites such as carbon nanotube/magnetite was proposed. The structure, adsorption and magnetic properties of the materials have been investigated. A comparison of their properties with the characteristics of the activated carbon composites / magnetite was produced. It was shown that most of the values obtained for specific saturation magnetization of composites nanotube/magnetite (27,6 ± 2,5% G·cm3/gcomp) there is higher than for the composite materials of activated carbon / magnetite (5,1 ± 2,5% G·cm3/gcomp). Preferred orientation of magnetite particles relative to the surface of nanotubes was found. Предложено перспективную для практического внедрения методику синтеза композитов типа углеродные нанотрубки/магнетит, исследовано структуру, адсорбционные и магнитные свойства полученных материалов, а также произведено сравнение их свойств с характеристиками копозитов активированный уголь/магнетит. Показано, что наибольшее из полученных значений удельной намагниченности насыщения для композитов нанотрубки/магнетит (27,6 ±2,5 % Гс·см3/гкомп) выше, чем для композитов активированный уголь/магнетит (5,1±2,5 % Гс·см3/гкомп). Наблюдается преимущественная ориентация частиц магнетита относительно поверхности нанотрубок. Запропоновано перспективну для практичного впровадження методику синтезу композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит, досліджено структуру, адсорбційні та магнітні властивості отриманих матеріалів, а також проведено порівняння їхніх властивостей з параметрами композитів типу активоване вугілля/магнетит. Показано, що максимальне з одержаних значень питомої намагніченості насичення (σs) для композитів вуглецеві нанотрубки/магнетит (27,6 ± 2,5% Гс·см3/гкомп) перевищує максимальне σs композитів активоване вугілля/магнетит (5,1 ± 2,5% Гс·см3/гкомп). Зафіксовано переважну орієнтацію частинок магнетиту щодо поверхні вуглецевих нанотрубок. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2015-09-09 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/585 Surface; No. 7(22) (2015): Surface; 227-237 Поверхность; № 7(22) (2015): Поверхность; 227-237 Поверхня; № 7(22) (2015): Поверхня; 227-237 3154-8091 3154-8083 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/585/585 Авторське право (c) 2015 V.N. Mishchenko, P.P. Gorbik, S.N. Makhno, R.V. Mazurenko, N.V. Abramov |
| spellingShingle | Mishchenko, V. N. Gorbik, P. P. Makhno, S. N. Mazurenko, R. V. Abramov, N. V. Синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит |
| title | Синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит |
| title_alt | Synthesis and magnetic properties of composites type of carbon nanotube/magnetite and activated carbon/magnetite Синтез и магнитные характеристики композитов типа углеродные нанотрубки/ магнетит и активированный уголь/ магнетит |
| title_full | Синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит |
| title_fullStr | Синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит |
| title_full_unstemmed | Синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит |
| title_short | Синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит |
| title_sort | синтез і магнітні характеристики композитів типу вуглецеві нанотрубки/магнетит і активоване вугілля/магнетит |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/585 |
| work_keys_str_mv | AT mishchenkovn synthesisandmagneticpropertiesofcompositestypeofcarbonnanotubemagnetiteandactivatedcarbonmagnetite AT gorbikpp synthesisandmagneticpropertiesofcompositestypeofcarbonnanotubemagnetiteandactivatedcarbonmagnetite AT makhnosn synthesisandmagneticpropertiesofcompositestypeofcarbonnanotubemagnetiteandactivatedcarbonmagnetite AT mazurenkorv synthesisandmagneticpropertiesofcompositestypeofcarbonnanotubemagnetiteandactivatedcarbonmagnetite AT abramovnv synthesisandmagneticpropertiesofcompositestypeofcarbonnanotubemagnetiteandactivatedcarbonmagnetite AT mishchenkovn sintezimagnitnyeharakteristikikompozitovtipauglerodnyenanotrubkimagnetitiaktivirovannyjugolʹmagnetit AT gorbikpp sintezimagnitnyeharakteristikikompozitovtipauglerodnyenanotrubkimagnetitiaktivirovannyjugolʹmagnetit AT makhnosn sintezimagnitnyeharakteristikikompozitovtipauglerodnyenanotrubkimagnetitiaktivirovannyjugolʹmagnetit AT mazurenkorv sintezimagnitnyeharakteristikikompozitovtipauglerodnyenanotrubkimagnetitiaktivirovannyjugolʹmagnetit AT abramovnv sintezimagnitnyeharakteristikikompozitovtipauglerodnyenanotrubkimagnetitiaktivirovannyjugolʹmagnetit AT mishchenkovn sintezímagnítníharakteristikikompozitívtipuvuglecevínanotrubkimagnetitíaktivovanevugíllâmagnetit AT gorbikpp sintezímagnítníharakteristikikompozitívtipuvuglecevínanotrubkimagnetitíaktivovanevugíllâmagnetit AT makhnosn sintezímagnítníharakteristikikompozitívtipuvuglecevínanotrubkimagnetitíaktivovanevugíllâmagnetit AT mazurenkorv sintezímagnítníharakteristikikompozitívtipuvuglecevínanotrubkimagnetitíaktivovanevugíllâmagnetit AT abramovnv sintezímagnítníharakteristikikompozitívtipuvuglecevínanotrubkimagnetitíaktivovanevugíllâmagnetit |