Изучение условий получения феррита кобальта(II) на поверхности биочара

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе проведено комплексное изучение влияния количества введенных прекурсоров – аммиака, лимонной кислоты, а также природы биочара-носителя на формирование композиционных материалов на основе феррита кобальта (II) по золь–гель-методу. Полученные материалы охарактеризованы при помощи рентгенофазового анализа, электронной микроскопии, оценены размеры кристаллитов по методу Шеррера. Определены оптимальные количества прекурсоров. Показано, что морфология композиционного материала определяется формой биочара-носителя. Проведенное исследование позволяет разработать способ получения органо-неорганических композиционных материалов со структурно-чувствительными свойствами

Full Text

Restricted Access

About the authors

Н. П. Шабельская

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова; Южный федеральный университет

Author for correspondence.
Email: nina_shabelskaya@mail.ru
Russian Federation, 346428 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132; 344006 Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105/42

А. М. Раджабов

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова

Email: nina_shabelskaya@mail.ru
Russian Federation, 346428 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

М. А. Егорова

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова

Email: nina_shabelskaya@mail.ru
Russian Federation, 346428 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

А. В. Арзуманова

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова

Email: nina_shabelskaya@mail.ru
Russian Federation, 346428 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

В. А. Ульянова

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова

Email: nina_shabelskaya@mail.ru
Russian Federation, 346428 Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

References

  1. Wang L., Lu X., Chen G., Zhao Y., Wang S. Synergy between MgFe2O4 and Biochar Derived from Banana Pseudo-Stem Promotes Persulfate Activation for Efficient Tetracycline Degradation // Chem. Eng. J. 2023. V. 468. Р. 143773. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143773
  2. Li C., Yang S., Bian R., Tan Y., Dong X., Zhu N., He X., Zheng S., Sun Z. Clinoptilolite Mediated Activation of Peroxymonosulfate through Spherical Dispersion and Oriented Array of NiFe2O4: Upgrading Synergy and Performance // J. Hazard. Mater. 2021. V. 407. P. 124736. https://doi.org/10.1016/j. jhazmat.2020.124736
  3. Suresh R., Rajendran S., Kumar P.S., Vo D.-V. N., Cornejo-Ponce L. Recent Advancements of Spinel Ferrite Based Binary Nanocomposite Photocatalysts in Wastewater Treatment // Chemosphere. 2021. V. 274. P. 129734. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.129734
  4. Dastjerdi O.D., Shokrollahi H., Mirshekari S. A Review of Synthesis, Characterization, and Magnetic Properties of Soft Spinel Ferrites // Inorg. Chem. Commun. 2023. V. 153. P. 110797. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.110797
  5. Salih S.J., Mahmood W.M. Review on Magnetic Spinel Ferrite (MFe₂O₄) Nanoparticles: From Synthesis to Application // Heliyon. 2023. V. 9. № 6.P. e16601. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16601
  6. Huang Q., Chen C., Zhao X., Bu X., Liao X., Fan H., Gao W., Hu H., Zhang Y., Huang Z. Malachite Green Degradation by Persulfate Activation with CuFe2O4@ Biochar Composite: Efficiency, Stability and Mechanism // J. Environ. Chem. Eng. 2021. V. 9. P. 105800. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105800
  7. Wang Q., Xiao P. Self-Synthesized Heterogeneous CuFe2O4-MoS2@BC Composite as an Activator of Peroxymonosulfate for the Oxidative Degradation of Tetracycline // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 305. P. 122550. https://doi.org/10.1016/j. seppur.2022.122550
  8. Подзорова Л.И., Ильичёва А.А., Пенькова О.И., Сиротинкин В.П., Антонова О.С., Каплан М.А., Фролова М.Г. Композиты корунд/тетрагональный диоксид циркония, модифицированные катионами стронция // Неорган. материалы. 2023. T. 59. № 6. C. 696–704. https://doi.org/10.31857/S0002337X2306012X
  9. Беликов М.Л., Сафарян С.А., Корнейкова П.А. Синтез оксидных композитов титана и марганца, исследование их физико-химических и фотокаталитических свойств // Неорган. материалы. 2023. T. 59. № 2. C. 150–161. https://doi.org/10.31857/S0002337X23020021
  10. Bajwa R.A., Farooq U., Ullah S. Cobalt Oxide Based Inorganic-Organic Hybrid Composite as Novel Anodic Material for Ultra-Stable Li-Ion Battery // Mater. Chem. Phys. 2023. V. 297. P. 127452. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.127452
  11. Нескоромная Е.А., Бабкин А.В., Захарченко Е.А., Морозов Ю.Г., Кабачков Е.Н., Шульга Ю.М. Композитные аэрогели на основе восстановленного оксида графена, декорированного наночастицами оксидов железа: синтез, физико-химические и сорбционные свойства // Хим. физика. 2023. T. 42. № 7. С. 41–49. https://doi.org/10.31857/S0207401X23070130
  12. Несмелов А.А., Завьялов С.А., Малахов С.Н., Бакиров А.В., Кондратьев О.А., Стрельцов Д.Р., Велигжанин А.А., Храмов Е.В., Трофимов А.Д., Миннеханов А.А., Емельянов А.В., Демин В.А., Чвалун С.Н. Синтез и свойства композитов на основе поли-пара-ксилилена и оксида молибдена // Хим. физика. 2023. T. 42. № 7. С. 50–58. https://doi.org/10.31857/S0207401X23070142
  13. Иванцов М.И., Крысанова К.О., Грабчак А.А., Куликова М.В. Влияние фазового состава катализатора Fe/биоуголь на состав продуктов синтеза Фишера–Тропша: теория бифункциональных каталитических центров А.Л. Лапидуса // Химия. твердого топлива. 2023. № 6. С. 5–10. https://doi.org/10.31857/S0023117723060026
  14. Ермагамбет Б.Т., Казанкапова М.К., Касенов Б.К., Касенова Ж.М., Наурызбаева А.Т., Куанышбеков Е.Е. Физико-химические и электрофизические свойства композитного материала на основе полученного из каменноугольной смолы углеродного нановолокна и наножелеза // Химия твердого топлива. 2022. № 3. С. 19–29. https://doi.org/10.31857/S0023117722030021
  15. Qin F., Peng Y., Song G., Fang Q., Wang R., Zhang C., Zeng G., Huang D., Lai C., Zhou Y., Tan X., Cheng M., Liu S. Degradation of Sulfamethazine by Biochar Supported Bimetallic Oxide/Persulfate System in Natural Water: Performance and Reaction Mechanism // J. Hazard. Mater. 2020. V. 398. Р. 122816. https://doi.org/ 10.1016/j.jhazmat.2020.122816
  16. Xu S., Wen L., Yu C., Li S., Tang J. Activation of Peroxymonosulfate by MnFe2O4@ BC Composite for Bisphenol A Degradation: The Coexisting of Free-Radical and Nonradical Pathways // Chem. Eng. J. 2022. V. 442. Р. 136250. https://doi.org/10.1016/j. cej.2022.136250
  17. Yang Z., Li Y., Zhang X., Cui X., He S., Liang H., Ding A. Sludge Activated Carbonbased CoFe₂O₄-SAC Nanocomposites Used as Heterogeneous Catalysts for Degrading Antibiotic Norfloxacin Through Activating Peroxymonosulfate // Chem. Eng. J. 2020. V. 384. Р. 23319. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.123319
  18. Zhang C., Wang Z., Li F., Wang J., Xu N., Jia Y., Gao S., Tian T., Shen W. Degradation of Tetracycline by Activated Peroxodisulfate Using CuFe2O4-Loaded Biochar // J. Mol. Liq. 2022. V. 368. Р. 120622. https://doi.org/10.1016/j. molliq.2022.120622
  19. Hemasankari S., Priyadharshini S., Thangaraju D., Sathiyanarayanamoorthi V., Sdran N.A., Shkir M. Effect of Neodymium (Nd) Doping on the Photocatalytic Organic Dye Degradation Performance of Sol-Gel Synthesized CoFe₂O₄ Self-Assembled Microstructures // Phys. B: Condens. Matter. 2023. V. 660. P. 414870. https://doi.org/10.1016/j.physb.2023.414870
  20. Abboubi M.E., San S.E. Integration of Spinel Ferrite Magnetic Nanoparticles into Organic Solar Cells: A Review // Mater. Sci. Eng., B. 2023. V. 294. P. 116512. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2023.116512
  21. Kumar D., Moharana A., Kumar A. Current Trends in Spinel Based Modified Polymer Composite Materials for Electromagnetic Shielding // Mater. Today Chem. 2020. V. 17. P. 100346. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2020.100346
  22. Bai M., Chai Y., Chen A., Yuan J., Shang C., Peng L., Peng C. Enhancing Cadmium Removal Efficiency through Spinel Ferrites Modified Biochar Derived from Agricultural Waste Straw // J. Environ. Chem. Eng. 2023. V. 11. № 1. P. 109027. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.109027
  23. Hoang V.-T., Trang N.L.N, Nga D.T.N., Ngo X.-D., Pham T.N., Tran V.T., Mai M., Tam L.T., Tri D.Q., Le A.-T. Facile Synthesis and Characterisations of Cobalt Ferrite-Silver-Graphene Oxide Nanocomposite in Enhancing Electrochemical Response Capacity // Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol. 2022. V. 13. № 3. P. 035002. https://doi.org/10.1088/2043-6262/13/3/035002
  24. Reddy R.A., Rao A.V., Babu B.R., Rao K.R., Raghavendra V. Structural, Magnetic and Antibacterial Studies of Gadolinium Doped Cobalt Ferrite Nanoparticles Synthesized at Low Temperature // Adv. Nat. Sci: Nanosci. Nanotechnol. 2023. V. 14. № 1. P. 015005 https://doi.org/10.1088/2043-6262/acc01c
  25. Jiang T., Wang B., Gao B., Cheng N., Feng Q., Chen M., Wang S. Degradation of Organic Pollutants from Water by Biochar-Assisted Advanced Oxidation Processes: Mechanisms and Applications // J. Hazard. Mater. 2023. V. 442. P. 130075. https://doi. org/10.1016/j.jhazmat.2022.130075
  26. Lone G.A., Ikram M. Role of Ni Doping in Magnetic Dilution of Fe Sublattice and in Tailoring Optical Properties of CoFe₂O₄ // J. Alloy. Compd. 2023. V. 934. P. 167891. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167891
  27. Guo Z., Chen R., Yang R., Yang F., Chen J., Li Y., Zhou R., Xu J. Synthesis of Amino-Functionalized Biochar/Spinel Ferrite Magnetic Composites for Low-Cost and Efficient Elimination of Ni(II) from Wastewater // Sci. Total Environ. 2020. V. 722. P. 137822. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137822
  28. Balasubramani V., Mowlika V., Sivakumar A., Sdran N.A., Maiz F., Shkir M. Design and Investigation of Sono-Chemical Synthesis of Pure and Sn Doped CoFe₂O₄ Nanoparticles and Their Structural and Magnetic Properties // Inorg. Chem. Commun. 2023. V. 155. P. 111015. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2023.111015
  29. Хомидов Ф.Г., Кадырова З.Р., Усманов Х.Л., Ниязова Ш.М. Золь–гель-синтез и исследование влияния добавок Y2O3 и Eu2O3 на формирование алюмомагнезиальной шпинели // Неорган. материалы. 2023. T. 59. № 6. C. 654–661. https://doi.org/10.31857/S0002337X23060167
  30. Почтарь А.А., Комова О.В., Нецкина О.В. Определение фазового состава образцов феррита меди безэталонным методом дифференцирующего растворения // Неорган. материалы. 2023. T. 59. № 1. C. 46–53. https://doi.org/10.31857/S0002337X23010153
  31. Карманов А.А., Пронин И.А., Якушова Н.Д., Комолов А.С., Мошников В.А. Исследование поверхностных превращений в золь–гель-пленках на основе оксида цинка при ультрафиолетовом фотоотжиге методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // Неорган. материалы. 2022. T. 58. № 11. C. 1184-1191. https://doi.org/10.31857/S0002337X22110070
  32. Трусевич Н.Г., Вишнёв А.А., Пигальский К.С., Мамсурова Л.Г., Трахтенберг Л.И. Эволюция структуры и магнитных свойств ВТСП YBa2Cu3O6.92 в процессе золь–гель-синтеза // Неорган. материалы. 2022. T. 58. № 9. C. 990-997. https://doi.org/10.31857/S0002337X22090135
  33. Mehmood K., Rehman A.U., Amin N., Morley N.A., Arshad M.I. Graphene Nanoplatelets/Ni-Co-Nd Spinel Ferrite Composites with Improving Dielectric Properties // J. Alloys Compd. 2023. V. 930. P. 167335. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167335
  34. Шабельская Н.П., Егорова М.А., Арзуманова А.В., Яковенко Е.А., Забабурин В.М., Вяльцев А.В. Получение композиционных материалов на основе феррита кобальта (II) для очистки водных растворов // Изв. вузов. Сер.: Химия и хим. техноогия. 2021. Т. 64. № 2. С. 95-102. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216402.6215

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray diffraction patterns of CoFe₂O₄/biochar coconut samples obtained by varying the amount of precursor: 1 – with ammonia deficiency, 8 – with the optimal amount of precursors (see Table 1).

Download (83KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Micrographs of the studied biochars obtained from peas (a), rice husks (b), coconut shells (c), and sunflower husks (d).

Download (674KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Micrographs of the obtained CoFe₂O₄/biochar composites, a–g – see caption to Fig. 2.

Download (749KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».