Vol 68, No 8 (2023)
СИНТЕЗ И СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Синтез твердых растворов фторида бария с фторидами редкоземельных элементов и исследование ап-конверсионных свойств
Abstract
Методом твердофазного синтеза получены твердые растворы на основе фторида бария, легированного ионами редкоземельных элементов. По данным рентгенофазового анализа, полученные образцы имеют однофазную структуру флюорита. Увеличение концентрации редкоземельных ионов приводит к уменьшению объема кристаллической структуры. При облучении лазером 980 нм (мощность излучения 1.2 Вт/см2) наблюдается люминесценция в видимой области спектра. Наличие иона Yb3+ в качестве сенсибилизатора увеличивает интенсивность люминесценции для фторидов бария, легированных ионами Er3+. Включение во фторид бария, легированный ионом Er3+, ионов Tm3+ приводит к уменьшению общей интенсивности излучения и доминированию люминесценции в красной области спектра. Для образцов определены координаты цвета, вычисленные по данным фотолюминесценции по стандарту CIE 31. Полученные материалы заданного состава способны преобразовывать инфракрасное излучение в свет видимого диапазона.
Применение анионообменного осаждения для получения нанопорошка феррита никеля, модифицированного плазмонными частицами
Abstract
Магнитные гибридные наночастицы на основе феррита никеля и золота являются перспективными материалами для использования в медицине, микроэлектронике и плазмонно-усиленном фотокатализе. Каталитическая активность применяемых гибридных материалов зависит от состава, морфологии, поверхностного заряда и размера магнитного ядра. В настоящей работе для синтеза наноструктурированного порошка NiFe2O4 используется анионообменное соосаждение железа и никеля с последующей термической обработкой полученных гидроксидов. Методом дробного факторного эксперимента (ДФЭ 27-4) исследовано влияние реакционных параметров на процесс формирования NiFe2O4. В найденных оптимальных условиях синтезированы порошки со средним размером кристаллитов 22.7 ± 1.0 нм. Прямым восстановлением золота аминокислотой – метионином – получены гибридные частицы NiFe2O4/Au, формирование которых доказано методами оптической спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, рентгенофотоэлектронной спектроскопии.
Синтез, физико-химические свойства и биологическая активность композита бентонит-оксид железа
Abstract
Методом химического соосаждения синтезирован композиционный порошкообразный материал бентонит-оксид железа. Исследованы гранулометрический состав, морфология, кристаллическая структура, пористость и термическая устойчивость полученного порошка. Установлено, что оксид железа в составе композита представляет собой твердый раствор маггемит-магнетит с химической формулой Fe2.950O4. Выявлено увеличение жизнеспособности бактерий Escherichia coli М-17 при культивировании в питательной среде в присутствии синтезированного порошка бентонит-оксид железа.
Синтез и люминесцентные свойства многокомпонентных гранатов Y3MgGa3SiO12, Y3MgGa2AlSiO12 и Y3MgGaAl2SiO12, легированных ионами Cr3+
Abstract
Методом высокотемпературного твердофазного синтеза получены керамические образцы многокомпонентных гранатов Y3MgGa3SiO12, Y3MgGa2AlSiO12 и Y3MgGaAl2SiO12, легированных 0.2 ат. % Cr3+. В спектрах люминесценции синтезированных образцов гранатов зарегистрированы перекрывающиеся между собой широкополосная люминесценция в дальней красной области спектра, обусловленная переходом 4T2 → 4A2 в ионах Cr3+, и узкая полоса в интервале 690–700 нм, соответствующая бесфононной линии перехода 2Е → 4A2 в Cr3+. Узкополосная и широкополосная части спектров отнесены к излучениям от двух разных типов хромовых центров, находящихся в октаэдрической координации с различной степенью искажения и силы кристаллического поля, обусловленных наличием на октаэдрической позиции данных гранатов двух ионов, существенно различающихся по кристаллохимическим свойствам, а именно Mg2+ и Ga3+ (Al3+). Исследованные люминофоры, обладающие широкополосной люминесценцией в фитоактивной дальней красной области спектра, имеют потенциал для использования в тепличных светодиодных светильниках.
Получение силикофосфатов NASICON состава Na1+хZr2SiхР3–хO12 пиролизом раствора в расплаве
Abstract
Предложен новый способ синтеза Na1+xZr2SixP3–xO12 (0 < x < 3), основанный на пиролизе раствора, содержащего смесь органических компонентов в расплаве канифоли. Доказано влияние сверхстехиометрических количеств натрия и фосфора на фазовый состав продуктов синтеза. Установлено, что для получения максимально чистого фазового состава прекурсор готовится с мольным соотношением Na : Zr : Si : P = (1.15 + x) : 2 : x : (y – x), где y = 3 (1.20 + х)/(1 + х). Температура обжига прекурсора составляет 1000°С. Различные составы NASICON без кристаллических примесей получены в интервале 1.5 ≤ x ≤ 2.12. Синтезированные образцы исследованы методами рентгенофазового анализа и растровой электронной микроскопии. Представленный способ синтеза перспективен для получения NASICON как в виде объемных материалов, так и в виде тонкослойных покрытий.
КООРДИНАЦИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Синтез, структура и спектральные свойства окта(2,6-дифторфенил)тетраазапорфирина и его комплексов с Cu(II), Ni(II)
Abstract
При обработке окта(2,6-дифторфенил)тетраазапорфирината магния(II) 96%-ной серной кислотой получен окта(2,6-дифторфенил)тетраазапорфирин. Исследованы реакции координации окта(2,6-дифторфенил)тетраазапорфирина и металлообмена его магниевого комплекса с солями меди и никеля в диметилформамиде. Синтезированы комплексы Cu(II) и Ni(II) c окта(2,6-дифторфенил)тетраазапорфирином. Полученные соединения идентифицированы методами электронной абсорбционной, ИК- и 1Н ЯМР- спектроскопии, масс-спектрометрии. Методом DFT оптимизированы структуры синтезированных соединений. Определены квантовые выходы флуоресценции исследуемых соединений.
Протолитические и комплексообразующие свойства изомерных N‑(пиридилэтил)тауринов
Abstract
Синтезированы новые N-производные таурина – N‑[2‑(2‑пиридил)этил]таурин (HL1) и N‑[2‑(4‑пиридил)этил]таурин (HL2). Методом алкалиметрического титрования водных растворов с pH‑потенциометрической индикацией при I = 0.1 моль/л (KCl/KNO3) и t = 25 ± 1°C определены показатели констант кислотной диссоциации функциональных групп в составе реагентов (HL1: pKа0 = 3.80 ± 0.03, pKа1 = 8.67 ± 0.02; HL2: pKа0 = 4.80 ± 0.05, pKа1 = 8.18 ± 0.04). Установлено, что реагент НL1 более устойчив к процессу деструкции. Исследовано комплексообразование НL1 с ионами переходных и щелочноземельных металлов. Показано, что введение в структуру таурина 2‑(2‑пиридил)этильного заместителя приводит к значительному возрастанию устойчивости (Δ lg β ≥ 1) комплексов НL1 с ионами меди(II), кобальта(II), никеля(II), цинка(II), кадмия(II) и серебра(I). Комплексы ионов кальция(II), магния(II), стронция(II) и бария(II) с НL1 характеризуются незначительным приростом устойчивости (Δ lg β < 1) по сравнению с таурином. По полученным данным высказаны предположения о структуре исследуемых комплексов.
Комплекс цинка(II) с 2-окси-5-этилфенилфосфоновой кислотой: синтез, строение, токсичность и накопление в клетках HeLa
Abstract
Синтезирован комплекс цинка(II) с 2-окси-5-этилфенилфосфоновой кислотой (Н3L) состава [Zn(H2L)2(Н2О)2][Zn(HL)(Н2О)] · H2O (I), структура которого установлена на основании совокупности данных рентгеноструктурного и элементного анализа, квантово-химических расчетов, ИК- и электронной спектроскопии. Потенциометрическим титрованием определены константы устойчивости комплексов кислоты Н3L с перхлоратом цинка(II) в воде. Впервые изучены цитотоксические свойства кислоты Н3L и комплекса I на клетках HeLa (аденокарцинома шейки матки человека). Методом лазерной конфокальной микроскопии получены результаты по накоплению комплекса I в клетках HeLa.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Начальные стадии формирования надмолекулярной структуры оксидов Ca и Mg
Abstract
С помощью квантово-химических расчетов методом DFT найдены оптимальные геометрии в вакууме кластеров (CaO)n и (MgO)n при n = 2–30 и определены энтальпии образования 1D-, 2D- и 3D-структур. Показано, что линейные цепи оксидов Са и Mg практически не образуются, в то время как формирование двумерной (плиточной) и трехмерной (кубической) структур протекает с большим выделением энергии. Рассмотрен конкурирующий процесс образования молекулярных стержней, состоящих из плоских шестичленных циклов (МО)3, и показано, что процесс протекает не через стадию предварительного образования шестичленных циклов, а непосредственно из мономерных звеньев.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Оптимизация состава жидких комплексных удобрений с помощью фазовых диаграмм поликомпонентных систем
Abstract
Описан метод оптимизации состава жидких комплексных удобрений с помощью фазовых диаграмм поликомпонентных водно-солевых систем. В качестве критерия оптимизации выбраны концентрация раствора и набор солей, позволяющих получить максимально концентрированное удобрение при заданном соотнощении N : P2O5 : K2O. Возможности метода показаны на примере трех- и четырехкомпонентых систем. Приведены составы эвтонических растворов и рассчитанное для них соотношение питательных веществ. Экспериментальные данные подтверждают влияние набора солей и использование солюбилизатора (карбамида) на концентрацию раствора. Показано, что с увеличением компонентности системы количество оптимальных составов увеличивается. Использование диаграмм позволяет установить принадлежность состава жидкого удобрения к гомогенной области и таким образом гарантировать их стабильность в течение срока хранения.
Коррекция компьютерной 3D-модели фазовой диаграммы системы LiCl–PrCl3–KCl по термограммам
Abstract
Построена трехмерная (3D) компьютерная модель изобарной фазовой диаграммы системы LiCl–PrCl3–KCl. Она собрана из 66 поверхностей и 27 фазовых областей, из них 31 поверхность и 14 фазовых областей вследствие ограниченной растворимости исходных хлоридов и их соединений вырождены в вертикали и вертикальные плоскости. Для улучшения качества 3D-модели использованы опубликованные экспериментальные изотермические разрезы и термограммы 33 солевых смесей. Полученные результаты можно использовать при совершенствовании технологии расплавно-солевого рафинирования отходов ядерного топлива.
Взаимная система 6Ag2Se + Ag8GeTe6 ↔ 6Ag2Te + Ag8GeSe6
Abstract
Представлены результаты исследования фазовых равновесий во взаимной системе 6Ag2Se + + Ag8GeTe6 ↔ 6Ag2Te + Ag8GeSe6 (А) методами ДТА и РФА. Построены Т–х-диаграмма граничной системы Ag8GeSe6–Ag8GeTe6, ряд внутренних политермических сечений, изотермические сечения при 300 и 1000 K фазовой диаграммы, а также проекция поверхности ликвидуса. Cистема Ag8GeSe6–Ag8GeTe6 является частично квазибинарной и характеризуется образованием непрерывного ряда твердых растворов замещения между Ag8GeTe6 и высокотемпературной кубической модификацией Ag8GeSe6 (δ-фаза). При образовании твердых растворов температура полиморфного перехода Ag8GeSe6 понижается, что приводит к стабилизации ионопроводящей кубической фазы в области составов ≥40 мол. % Ag8GeTe6 при комнатной температуре и ниже. Показано, что система А является обратимо-взаимной, поверхность ликвидуса состоит из трех полей, отвечающих первичной кристаллизации твердых растворов между высокотемпературными модификациями Ag2Se и Ag2Te (α-фаза), твердых растворов на основе IT-Ag2Te (β-фаза) и δ-фазы. В субсолидусной части системы А наблюдается сложное взаимодействие, связанное с полиморфизмом исходных соединений и фаз на их основе.
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОМАТЕРИАЛЫ
Взаимодействие SiC с оксидной композицией Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3)
Abstract
Методом контактного взаимодействия в интервале температур 1000–1860°С изучена специфика взаимодействия SiC с оксидной композицией Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3). В ходе эксперимента по данным фоторегистрации в режиме реального времени изменения размеров и формы образца Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3) на керамической подложке SiC установлено, что в интервале температур 1720–1860°С происходит взаимодействие композиции Al2O3−(t + m)ZrO2(Y2O3) с подложкой из карбида кремния, которое сопровождается ее расплавлением и проникновением (пропиткой) в подложку. Выполнен рентгенофазовый анализ области взаимодействия оксидной композиции с SiC непосредственно на подложке и поверхностного слоя глубиной <1 мм (отделенного скалыванием). Установлено, что в области контакта помимо фаз 6H-SiC, Si и Al2O3, t-ZrO2, являющихся соответственно исходными компонентами подложки и оксидной композиции, образуются ZrС, Al2Y4O9, Al3.21Si0.47 вследствие окислительно-восстановительных реакций с участием оксидного расплава.
Оптические свойства фторцирконатных стекол, легированных ионами хрома
Abstract
Синтезированы фторидные стекла системы ZrF4–BaF2–LaF3–AlF3–NaF (ZBLAN) с частичной степенью замещения фтора хлором, легированные трифторидом хрома. Полученные спектральные данные подтверждают, что ионы хрома входят в структуру стекол и демонстрируют широкополосную люминесценцию, обусловленную переходом 4T2 → 4A2 в ионе Cr3+. Наблюдаемый длинноволновый сдвиг полосы широкополосной люминесценции и полос поглощения Cr3+ во фторид-хлоридном стекле по сравнению с фторидным стеклом соответствует ожидаемому поведению спектров люминесценции и поглощения Cr3+ при замещении ионов фтора ионами хлора, которое должно приводить к ослаблению силы кристаллического поля, воздействующего на ионы Cr3+. При комнатной температуре люминесценция ионов Cr3+ при 888 и 908 нм сильно потушена вследствие термостимулированного безызлучательного перехода из возбужденного состояния 4T2 в основное состояние 4A2.
Анти- и прооксидантные свойства наночастиц диоксида церия, функционализированных галловой кислотой
Abstract
Впервые получены золи СеО2, функционализированные галловой кислотой (ГК) в различных мольных соотношениях (CeO2@ГК 1 : 1, 1 : 2, 2 : 1). Проанализирована антиоксидантная активность полученных наноматериалов по отношению к алкилпероксильным радикалам методом люминол-активированной хемилюминесценции. Показано, что композиты CeO2@ГК обладают разнонаправленной редокс-активностью, обусловленной сочетанием антиоксидантных и прооксидантных свойств. Установлено, что редокс-активность композитов CeO2@ГК в большей степени обусловлена лигандом – галловой кислотой. При этом иммобилизация галловой кислоты на поверхности наночастиц диоксида церия приводит к снижению ее антиоксидантной и прооксидантной активности. Данный эффект наиболее выражен в случае золя CeO2@ГК состава 2 : 1, снижение антиоксидантной и прооксидантной емкости галловой кислоты составляет 40 ± 3 и 58 ± 9% соответственно.