Взаимодействие растворов солей кобальта и нанотрубок гидросиликата никеля

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Проведена обработка синтетических нанотрубок гидросиликата никеля (пекораита) водными растворами хлорида, сульфата и нитрата кобальта при различных температурах и концентрациях соли в гидротермальных условиях. Показано, что в гидротермальных условиях при взаимодействии нанотрубок с 0.1 М раствором нитрата кобальта более 4 ч при температуре ≥180 °C наблюдается формирование фазы оксида кобальта Co3O4 в виде кристаллов пластинчатой морфологии. Данная фаза активно кристаллизуется с повышением концентрации раствора Co(NO3)2 до 0.5 М, при этом нанотубулярная структура пекораита сохраняется. В случае обработки нанотрубок растворами сульфата и хлорида кобальта наблюдается существенная аморфизация структуры гидросиликата, по всей вероятности, приводящая к полному разрушению трубчатой морфологии при температуре 220 °C.

About the authors

I. D. Bystrievsky

Branch of the National Research Center "Kurchatov Institute" – PIAF – IHS

Email: bis-ilja2009@yandex.ru
Russian Federation, 199034, Saint Petersburg, embankment of Makarov, 2

E. N. Gatina

Branch of the National Research Center "Kurchatov Institute" – PIAF – IHS

Author for correspondence.
Email: bis-ilja2009@yandex.ru
Russian Federation, 199034, Saint Petersburg, embankment of Makarov, 2

V. L. Ugolkov

Branch of the National Research Center "Kurchatov Institute" – PIAF – IHS

Email: bis-ilja2009@yandex.ru
Russian Federation, 199034, Saint Petersburg, embankment of Makarov, 2

References

  1. Морковкин А.И., Воробьева Е.А., Евсеев А.П., Балакшин Ю.В., Шемухин А.А. Модификация смачиваемости углеродных нанотрубок с помощью ионного облучения // Физика и техника полупроводников. 2019. Т. 53. № 12. С. 1692–1696. [Morkovkin A.I., Vorobyeva E.A., Evseev A.P., Balakshin Yu.V., Shemukhin A.A. Modification of Carbon-Nanotube Wettability by Ion Irradiation // Semiconductors. 2019. Vol. 53. Iss. 12. P. 1683–1687].
  2. Tang J., Wang X., Zhang J., Wang J. A chalcogenide-cluster-based semiconducting nanotube array with oriented photoconductive behavior // Nature Communications. 2021. Vol. 12. Iss. 1. P. 4275.
  3. Elsayed E.M., Attia N.F., Alshehri L.A. Innovative Flame Retardant and Antibacterial Fabrics Coating Based on Inorganic Nanotubes // ChemistrySelect. 2020. Vol. 5. Iss. 10. P. 2961–2965.
  4. Артамонова О.В., Славчева Т.С., Шведова М.А. Эффективность применения добавок нанотубулярной морфологии для модифицирования цементных систем // Неорганические материалы. 2020. Т. 56. № 1. С. 110–116. [Artamonova O.V., Slavcheva G.S., Shvedova M.A. Effectiveness of Nanotubular Additives in the Modification of Cement Systems // Inorganic Materials. 2020. Vol. 56. Iss. 1. P. 105–110].
  5. Красилин А.А., Гусаров В.В. Энергетика образования нанотрубок со структурой хризотила // Журнал общей химии. 2014. Т. 84. № 12. С. 1937–1941. [Krasilin A.A., Gusarov V.V. Energy of formation of chrysotile nanotubes // Russian Journal of General Chemistry. 2014. Vol. 84. Iss. 12. P. 2359–2363].
  6. Чивилихин С.А., Попов И.Ю., Богданов М.С., Лесничий В.В., Гусаров В.В. Гидродинамика скручивания наносвитка // Известия вузов. Физика. 2009. Т. 52. № 11. С. 3–6. [Chivilikhin S.A., Popov I.Y., Bogdanov M.S., Lesnichii V.V., Gusarov V.V. Hydrodynamics of nanorolling. Russian Physics Journal. 2009. Vol. 52. Iss. 11. P. 1117–1120].
  7. Корыткова Е.Н., Пивоварова Л.Н. Гидротермальный синтез нанотрубок на основе гидросиликатов (Mg, Fe, Co, Ni)3Si2O5(OH)4 // Физика и химия стекла. 2010. Т. 36. № 1. С. 53–60. [Korytkova E.N., Pivovarova, L.N. Hydrothermal synthesis of nanotubes based on (Mg, Fe, Co, Ni)3Si2O5(OH)4 hydrosilicates // Glass Physics and Chemistry. 2010. Vol. 36. Iss. 1. P. 53–60].
  8. Храпова Е.К., Козлов Д.А., Красилин А.А. Гидротермальный синтез гидросиликатных наносвитков состава (Mg1–xCox)3Si2O5(OH)4 в растворе Na2SO3 // Журнал неорганической химии. 2022. Т. 67. № 6. С. 770–781. [Khrapova E.K., Kozlov D.A., Krasilin A.A. Hydrothermal Synthesis of Hydrosilicate Nanoscrolls (Mg1–xCox)3Si2O5(OH)4 in a Na2SO3 Solution // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2022. Vol. 67. Iss. 6. P. 839–849].
  9. Красилин А.А., Гусаров В.В. Управление морфологией магний-алюминиевых гидросиликатных наносвитков // Журнал прикладной химии. 2015. Т. 88. № 12. С. 1681–1688. [Krasilin A.A., Gusarov V.V. Control over morphology of magnesium-aluminum hydrosilicate nanoscrolls // Russian Journal of Applied Chemistry. 2015. Vol. 88. Iss. 12. P. 1928–1935].
  10. Krasilin A.A., Bodalyov I.S., Malkov A.A., Khrapova E.K., Maslennikova T.P., Malygin A.A. On an adsorption/photocatalytic performance of nanotubular Mg3Si2O5(OH)4/TiO2 composite // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2018. Vol. 9. Iss. 3. P. 410–416.
  11. Krasilin А.А., Khrapova E.K., Maslennikova T.P. Cation Doping Approach for Nanotubular Hydrosilicates Curvature Control and Related Applications // Crystals. 2020. Vol. 10. Iss. 8. Р. 654.
  12. Корыткова Э.Н., Маслов А.В., Пивоварова Л.Н., Полеготченкова Ю.В., Повинич В.Ф., Гусаров В.В. Образование нанотрубчатых гидросиликатов системы Mg3Si2O5(OH)4 – ​Ni3Si2O5(OH)4 при повышенных температурах и давлениях // Неорганические материалы. 2005. Т. 41. № 7. С. 849–855. [Korytkova E.N., Maslov A.V., Pivovarova L.N., Polegotchenkova Yu.V., Povinich V.F., Gusarov V.V. Synthesis of Nanotubular Mg3Si2O5(OH)4-Ni3Si2O5(OH)4 Silicates at Elevated Temperatures and Pressures // Inorganic Materials. 2005. Vol. 41. Iss. 7. P. 743–749].
  13. Огородова Л.П., Киселева И.А., Корыткова Э.Н., Гусаров В.В. Энтальпия образования природного и синтезированного нанотрубчатого хризотила // Журнал физической химии. 2006. Т. 80. № 7. С. 1170–1173. [Ogorodova L.P., Kiseleva I.A., Korytkova E.N., Gusarov V.V. The enthalpies of formation of natural and synthetic nanotubular chrysotile // Russian Journal of Physical Chemistry. 2006. Vol. 80. Iss. 7. P. 1021–1024].
  14. Масленникова Т.П., Гатина Э.Н., Котова М.Е., Уголков В.Л., Абиев Р.Ш., Гусаров В.В. Формирование наносвитков гидросиликата магния со структурой хризотила из нанокристаллического гидроксида магния и их термически стимулированная трансформация // Неорганические материалы. 2022. Т. 58. № 11. С. 1192–1201. [Maslennikova T.P., Gatina E.N., Kotova M.E., Ugolkov V.L., Abiev R. Sh., Gusarov V.V. Formation of Magnesium Hydrosilicate Nanoscrolls with the Chrysotile Structure from Nanocrystalline Magnesium Hydroxide and Their Thermally Stimulated Transformation // Inorganic Materials. 2022. Vol. 58. Iss. 11. P. 1152–1161].
  15. Няпшаев И.А., Щербин Б.О., Анкудинов А.В., Кумзеров Ю.А., Неведомский В.Н., Красилин А.А., Альмяшева О.В., Гусаров В.В. Механические свойства наносвитков на основе Mg3Si2O5(OH)4 // Наносистемы: физика, химия, математика. 2011. Т. 2. № 2. С. 48–57.
  16. Малков А.А., Корыткова Э.Н., Масленникова Т.П., Штыхова А.М., Гусаров В.В. Влияние термообработки на структурно-химические превращения нанотрубок на основе гидросиликата Mg3Si2O5(OH)4 // Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82. № 12. С. 2079–2086. [Malkov A.A., Korytkova E.N., Maslennikova T.P., Shtykhova A.M., Gusarov V.V. Effect of heat treatment on structural-chemical transformations in magnesium hydrosilicate [Mg3Si2O5(OH)4] nanotubes // Russian Journal of Applied Chemistry. 2009. Vol. 82. Iss.12. P. 2079–2086].
  17. Корыткова Э.Н., Бровкин А.С., Масленникова Т.П., Пивоварова Л.Н., Дроздова И.А. Влияние физико-химических параметров синтеза на рост нанотрубок состава Mg3Si2O5(OH)4 в гидротермальных условиях // Физика и химия стекла. 2011. Т. 37. № 2. С. 215–228. [Korytkova E.N., Brovkin A.S., Maslennikova T.P., Pivovarova L.N., Drozdova I.A. Influence of the physicochemical parameters of synthesis on the growth of nanotubes of the Mg3Si2O5(OH)4 composition under hydrothermal conditions // Glass Physics and Chemistry. 2011. Vol. 37. Iss. 2. P. 161–171].
  18. Масленникова Т.П., Корыткова Э.Н., Дроздова И.А., Гусаров В.В. Взаимодействие водного раствора хлорида калия с нанотрубками на основе гидросиликата магния // Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82. № 3. С. 361–364. [Maslennikova T.P., Korytkova E.N., Drozdova I.A., Gusarov V.V. Interaction of potassium chloride aqueous solution Mg3Si2O5(OH)4 with the nanotubes based on magnesium hydrosilicate // Russian Journal of Applied Chemistry. 2009. Vol. 82. Iss. 3. P. 352–355].
  19. Масленникова Т.П., Корыткова Э.Н., Дроздова И.А., Гусаров В.В. Взаимодействие нанотрубок Mg3Si2O5(OH)4 с гидроксидом калия // Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81. № 3. С. 289–292. [Maslennikova T.P., Korytkova E.N., Drozdova I.A., Gusarov, V.V. Interaction of Mg3Si2O5(OH)4 nanotubes with potassium hydroxide // Russian Journal of Applied Chemistry. 2008. Vol. 81. Iss. 3. P. 375–379].
  20. Белотицкий В.И., Кумзеров Ю.А., Калмыков А.Е. Оптические свойства наночастиц металлов в каналах хризотила // Письма в ЖТФ. 2016. Т. 42. № 12. С. 96–102.
  21. Огородова Л.П., Киселева И.А., Корыткова Э.Н., Масленникова Т.П., Гусаров В.В. Синтез и термохимическое исследование нанотрубок состава (Mg, Fe)3Si2O5(OH)4 // Журнал физической химии. 2010. Т. 84. № 1. С. 49–53. [Ogorodova L.P., Kiseleva I.A., Korytkova E.N., Maslennikova T.P., Gusarov V.V. The synthesis and thermochemical study of (Mg, Fe)3Si2O5(OH)4 nanotubes // Russian Journal of Physical Chemistry. 2010. Vol. 84. Iss. 1. P. 44–47].
  22. Красилин А.А., Супрун А.М., Неведомский В.Н., Гусаров В.В. Формирование конических наносвитков (Mg, Ni)3Si2O5(OH)4 // Доклады академии наук. 2015. Т. 460. № 5. С. 558–560.
  23. Корыткова Э.Н., Пивоварова Л.Н., Дроздова И.А., Гусаров В.В. Синтез нанотрубчатых Ni и Ni-Mg-гидросиликатов в гидротермальных условиях // Физика и химия стекла. 2005. Т. 31. № 6. С. 849–855. [Korytkova E.N., Pivovarova L.N., Drozdova I.A., Gusarov V.V. Synthesis of Nanotubular Nickel Hydrosilicates and Nickel-Magnesium Hydrosilicates under Hydrothermal Conditions // Glass Physics and Chemistry. 2005. Vol. 31. Iss. 6. P. 797–802].
  24. Krasilin A.A., Suprun A.M., Ubyivovk E.V., Gusarov V.V. Morphology vs. chemical composition of single Ni-doped hydrosilicate nanoscroll // Materials Letters. 2016. Vol. 171. P. 68–71.
  25. Krasilin A.A., Semenova A.S., Kellerman D.G., Nevedomsky V.N., Gusarov V.V. Magnetic properties of synthetic Ni3Si2O5(OH)4 nanotubes // Europhysics Letters. 2016. Vol. 113. Iss. 4. P. 47006.
  26. Масленникова Т.П., Корыткова Э.Н. Влияние физико-химических параметров синтеза на рост нанотрубок Ni3Si2O5(OH)4 и заполнение их растворами гидроксидов и хлоридов щелочных металлов // Физика и химия стекла. 2013. Т. 39. № 1. С. 99–107. [Maslennikova T.P., Korytkova E.N. Influence of synthesis of physicochemical parameters on growth of Ni3Si2O5(OH)4 nanotubes and their filling with solutions of hydroxides and chlorides of alkaline metals // Glass Physics and Chemistry. 2013. Vol. 39. Iss. 1. P. 67–72].
  27. Храпова Е.К., Ежов Е.С., Румянцев А.М., Жданов В.В., Красилин А.А. Нанотубулярный гидросиликат никеля и продукты его термического отжига в качестве анодных материалов литий-ионных аккумуляторов // Неорганические материалы. 2020. Т. 56. № 12. С. 1317–1327. [Khrapova E.K., Ezhov I.S., Rumyantsev A.M., Zhdanov V.V., Krasilin A.A. Nanotubular Nickel Hydrosilicate and Its Thermal Annealing Products as Anode Materials for Lithium Ion Batteries // Inorganic Materials. 2020. Vol. 56. Iss. 12. P. 1248–1257].
  28. Krasilin A.A., Nevedomskii V.N., Gusarov V.V. Comparative Energy Modeling of Multiwalled Mg3Si2O5(OH)4 and Ni3Si2O5(OH)4 Nanoscroll Growth // Journal of Physical Chemistry C. 2017. Vol. 121. Iss. 22. P. 12495–12502.
  29. Yudin V.E., Otaigbe J.U., Svetlichnyi V.M., Korytkova E.N., Almjasheva O.V., Gusarov V.V. Effects of nanofiler morphology and aspect ratio on the rheo-mrchanical properties of polimide nanocomposites // Express Polymer Letters. 2008. Vol. 2. Iss. 7. P. 485–493.
  30. Chivilikhin S.A., Gusarov V.V., Popov I. Yu. Charge pumping in nanotube filled with electrolyte // Chinese Journal of Physics. 2018. Vol. 56. Iss. 5. P. 2531–2537.
  31. Bianchi C.L., Martini F., Moggi P. Co/SiO2 sol-gel catalysts for Fisher-Tropsch synthesis // Catalysis letters. 2001. Vol. 76. Iss. 1–2. P. 65–69.
  32. Kim H.-J., Lee J.-H. Highly sensitive and selective gas sensors using p-type oxide semiconductors. Overview // Sensors and Actuators B Chemical. 2014. Vol. 192. P. 607–627.
  33. Мартышов М.Н., Константинова Е.А., Назарова Е.А. Влияние условий формирования и параметров дефектов на транспорт носителей заряда в нанокристаллическом оксиде кобальта // Российские нанотехнологии. 2020. T. 15. № 2. C. 152–157.
  34. Yu W., Lin J., Zhao Z., Fang J. Polyimide-based porous carbon and cobalt nanoparticle composites as high-performance electromagnetic wave absorbers // RSC Advances. 2024. Vol. 14. Iss. 14. P. 9716–9724.
  35. Петров В.Г., Александров В.А., Шумилова М.А. Термогравиметрическое исследование разложения гексагидрата нитрата кобальта // Химическая физика и мезоскопия. 2014. Т. 16. № 1. С. 152–155.
  36. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Константы неорганических веществ: справочник. Москва: Дрофа. 2006. 688 c.
  37. Jin L., Li X., Ming H., Wang H., Jia Z., Fu Y., Adkins J., Zhou Q., Zheng J. Hydrothermal synthesis of Co3O4 with different morphologies towards efficient Li-ion storage. // RSC Advances. 2014. Vol. 4. Iss. 12. P. 6083.
  38. Gryboś J., Hudy C., Gryczynska A., Piskorz W., Sojka Z. Hydrothermal synthesis of euhedral Co3O4 nanocrystals via nutrient-assisted topotactic transformation of the layered Co(OH)2 precursor under anoxic conditions: Insights into intricate routes leading to spinel phase development and shape perfection. // Crystal Growth & Design. 2020. Vol. 20. Iss. 12. P. 7771–7787.
  39. Zhao X., Liu Y., Wang J., Qian L., Yao L., Chen Z., Cai Q., Xing X., Wu Z. Modulating the hydrothermal synthesis of Co3O4 and CoOOH Nanoparticles by H2O2 concentration. // Inorganic Chemistry. 2019. Vol. 58. Iss. 10. P. 7054–7061.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 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».