Vol 68, No 3 (2023)

Гидротермальным, гидролитическим и золь-гель методами синтезированы цезийсодержащие соединения на основе гидратированного оксида ванадия(V) общей формулы Сs_xV₂O₅ · nH₂O, где 0.1 ≤ x ≤ 0.6, 0.8 ≤ n ≤ 1.2. Установлено, что область гомогенности по катиону внедрения Cs⁺, а также содержание четырехвалентного ванадия определяются условиями получения образцов. Основные физико-химические характеристики полученных соединений изучены с помощью ИК-спектроскопии, рентгенофазового и термогравиметрического анализа, сканирующей электронной микроскопии и низкотемпературной адсорбции азота. Наибольшей удельной поверхностью, равной 34.0 и 16.5 м²/г, обладают соединения Сs_xV₂O₅ · nH₂O стержневой морфологии, полученные гидролитическим и гидротермальным методами синтеза соответственно. Температурные зависимости электропроводности Сs_xV₂O₅ · nH₂O позволили оценить энергию активации проводимости соединений, различающихся содержанием четырехвалентного ванадия. Показано, что только в высокотемпературной области энергия активации проводимости зависит от содержания V⁴⁺ в образцах, наименьшее значение которой имеет Сs_0.6V₂O₅ · H₂O, синтезированный гидротермальным методом.

Проанализирована возможность получения кристаллических двойных ортофосфатов церия(IV) (NH₄)₂Ce(PO₄)₂ ⋅ H₂O и NH₄Ce₂(PO₄)₃ в условиях гидротермального синтеза с одновременной микроволновой обработкой. Показано, что указанные ортофосфаты в однофазном состоянии могут быть получены в диапазоне температур 130–190°С при продолжительности синтеза ≥5 мин, при этом фазовый состав продуктов синтеза определяется мольным соотношением аммиака и ортофосфорной кислоты в реакционной смеси. Кратковременный (5 мин) низкотемпературный (130°С) гидротермальный синтез в условиях микроволнового воздействия приводит к получению (NH₄)₂Ce(PO₄)₂ ⋅ H₂O и NH₄Ce₂(PO₄)₃ с размером частиц ~70 и ~200 нм соответственно. При более высоких температуре и продолжительности обработки (190°С и 24 ч) размер частиц указанных фаз увеличивается до ~200 и ~500 нм соответственно. Впервые определено значение оптической ширины запрещенной зоны для (NH₄)₂Ce(PO₄)₂ ⋅ H₂O, составившее 2.8–3.1 эВ для непрямого и прямого переходов соответственно.

В результате анализа литературных данных о гомогенных и гетерогенных равновесиях с участием фторидов титана получен новый набор их стандартных энтальпий образования при 0 K: TiF₃(к) –1403.2 ± 2.7; TiF₃ –1144.2 ± 3.3; Ti₂F₅(к) –2349.4 ± 6.3; TiF₂(к) –933.7 ± 6.8; TiF₂ –650.4 ± ± 2.4 кДж/моль. Показана термодинамическая метастабильность TiF₂(к).

Методом спектрофотометрического титрования при I = 1.0 моль/л (HClO₄ + NaClO₄) и t = 25 ± 1°C изучен процесс комплексообразования акваиона палладия(II) с глицином (Gly), β‑аланином (β-Ala) и таурином (Tau) в водном растворе. Установлено, что в условиях эксперимента в системе H‒Pd–Gly при pH 0 образуется монокомплекс, а при pH 1 – моно- и бис-комплексы. В системе H‒Pd‒β-Ala при pH 1 образуется монокомплекс, а при pH 2 – моно- и бис-комплексы. В системе H‒Pd‒Tau при pH 1 и 2 образуется монокомплекс. Рассчитаны значения молярных коэффициентов поглощения: максимум поглощения глицинатного монокомплекса [PdGly(H₂O)₂]⁺ приходится на λ = 370 нм и ε = 203 л/(моль см), а бис-комплекса [PdGly₂]⁰ – на λ = 325 нм и ε = 274 л/(моль см); β‑аланинатного [Pdβ‑Ala(H₂O)₂]⁺ и тауринатного [PdTau(H₂O)₂]⁺ монокомплексов – на λ = 365 нм, ε = 342 и 297 л/(моль см) соответственно; β‑аланинатного бис-комплекса [Pdβ‑Ala₂]⁰ – на λ = 330 нм и ε = 549 л/(моль см). Рассчитаны логарифмы концентрационных констант образования глицинатных (lgβ₁ = 15.03 ± 0.07, lgβ₂ = 28.97 ± 0.28), β-аланинатных (lgβ₁ = 13.94 ± 0.05, lgβ₂ = 25.24 ± 0.06) и тауринатных (lgβ₁ = 9.74 ± 0.08) комплексов палладия (II).

Методами pH-метрии, калориметрии и ЯМР-спектроскопии изучено образование смешанолигандных комплексов различного состава в системе Zn–L-гистидин (His)–L-орнитин (Orn). Рассчитаны термодинамические параметры (lg K, Δ_rG⁰ Δ_rH, Δ_rS) реакций их образования при 298.15 K и ионной силе I = 0.5 (KNO₃). На основании проведенного сравнительного анализа термодинамических параметров предложен наиболее вероятный способ координации аминокислотных остатков в составе смешанных комплексов.

Тетрагерманаты Ba₂Gd_{2 – x}Sm_xGe₄O₁₃ (x = 0.025–0.8) получены твердофазным методом. Твердые растворы кристаллизуются в моноклинной сингонии (пр. гр. С2/с, Z = 4) и являются представителями немногочисленного класса неорганических соединений, содержащих в своей структуре анионы [Ge₄O₁₃]^10–. Изучены фотолюминесцентные свойства германатов при возбуждении излучением с λ_ex = 275 нм. Спектры соединений содержат широкую полосу с максимумом при 313 нм и набор линий в области 525–730 нм, соответствующие внутриконфигурационным 4f–4f-переходам в ионах Gd³⁺ и Sm³⁺. Обнаружено, что максимальной интенсивностью свечения обладает германат Ba₂Gd_1.95Sm_0.05Ge₄O₁₃. Для данного образца изучены цветовые характеристики и исследованы температурные зависимости отношений интенсивностей основных люминесцентных полос при нагреве до 498 K. На основании полученных данных сделан вывод о возможности применения Ba₂Gd_1.95Sm_0.05Ge₄O₁₃ в качестве материала для бесконтактной термометрии и светоизлучающих диодов.

Разработка новых материалов с антибактериальными свойствами является перспективным направлением в области исследования нанодисперсных систем. В настоящей работе наночастицы ZnO–Ag с содержанием серебра 0.1–50 ат. % получены электрическим взрывом проводников. Наночастицы ZnO–Ag поглощают видимый свет и разлагают модельный краситель родамин Б. Введение серебра позволило сместить край основного поглощения до 1.59–2.74 эВ. Определено оптимальное содержание серебра в наночастицах (12 ат. %), позволяющее обеспечить степень обесцвечивания родамина Б 85% в течение 60 мин облучения видимым светом и полностью остановить рост бактерий Escherichia coli в концентрации 15.6 мкг/мл. Кроме того, наночастицы, содержащие 12 ат. % серебра, стерилизовали пробу природной воды, загрязненной микроорганизмами. На основании полученных результатов предложен эффективный способ синтеза антибактериальных нанокомпозитов с гетеропереходами при помощи высокопроизводительного метода получения наночастиц – электрического взрыва проводников.

Синтезированы массивы нанотрубок диоксида титана (TiO₂) с различным химическим составом, изучены их структурные свойства и определены характеристики спиновых центров (дефектов). Обнаружено, что все образцы имеют в своем составе углерод. Установлено, что основным типом спиновых центров в нанотрубках TiO₂ являются оборванные связи углерода, концентрация которых коррелирует с содержанием углерода в полученных структурах. Под действием освещения происходит обратимый рост концентрации дефектов, обусловленный их фотоиндуцированными реакциями перезарядки в процессе примесного поглощения. Указанный процесс сопровождается увеличением концентрации фотовозбужденных электронов в зоне проводимости. Оригинальность и новизна работы определяются разработкой способа контроля плотности дефектов и, соответственно, концентрации фотоиндуцированных электронов путем термической обработки образцов в различных условиях. Полученные результаты открывают новые возможности для разработки функционирующих в видимом диапазоне спектра фотокатализаторов на основе нанотрубок диоксида титана с управляемой концентрацией электронов в зоне проводимости.