Исследование процесса стабилизации наночастиц оксида кобальта (II, III) алкилдиметилбензиламмония хлоридом
Д.Д. Филиппов, А.А. Нагдалян, А.В. Блинов, З.А. Рехман, А.Б. Голик, М.А. Пирогов, Д.Б. Голик
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.887
Оригинальная статья
Аннотация: В данной работе образцы наночастиц оксида кобальта (II, III), стабилизированных алкилдиметилбензиламмония хлоридом, получали методом химического осаждения в водной среде. Данный материал имеет широкий спектр применений в электронике, сельском хозяйстве и медицине ввиду своих магнитных, антибактериальных и проводниковых свойств. Были проведены исследования методами рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии инфракрасной спектроскопии, а также квантово-химическое моделирование взаимодействия алкилдиметилбензиламмония хлорида и наночастиц оксида кобальта (II, III). В ходе исследования фазового состава установлено, что полученный образец обладает кубической кристаллической решеткой с пространственной гранецентрированной группой. Исходя из анализа микроструктуры установлено, что образец формируется из агломератов неправильной формы размерами от 8 до 47 мкм, состоящих из наночастиц сферической формы диаметром от 50 до 75 нм. В результате компьютерного квантово-химического моделирования установлено, что взаимодействие наночастиц
оксида кобальта (II, III) с алкилдиметилбензиламмония хлоридом является энергетически выгодным и химически стабильным и происходит через катион азота, что подтверждают результаты инфракрасной спектроскопии. Анализ полученных спектров показал, что взаимодействие оксида кобальта (II, III) с алкилдиметилбензиламмония хлоридом происходит в области 1522 – 1630 см-1 через ионизированную аминогруппу NH2+.
Ключевые слова: наночастицы, оксид кобальта (II, III), алкилдиметилбензиламмония хлорид, стабилизация, компьютерное квантово-химическое моделирование
- Филиппов Дионис Демокритович – лаборант научно-исследовательской лаборатории керамики и технохимии научно-лабораторного комплекса чистых зон, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Нагдалян Андрей Ашотович – к.т.н., декан факультета сельского хозяйства, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Блинов Андрей Владимирович – к.т.н., доцент, доцент департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Рехман Зафар Абдулович – преподаватель департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Голик Алексей Борисович – ассистент департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Пирогов Максим Александрович – лаборант департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Голик Дмитрий Борисович – лаборант департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Ссылка для цитирования:
Филиппов, Д.Д. Исследование процесса стабилизации наночастиц оксида кобальта (II, III) алкилдиметилбензиламмония хлоридом / Д.Д. Филиппов, А.А. Нагдалян, А.В. Блинов, З.А. Рехман, А.Б. Голик, М.А. Пирогов, Д.Б. Голик // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 887-897. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.887. ⎘
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Dong, Z. Synthesis and physical properties of Co3O4 nanowires / Z. Dong, Y. Fu, Q. Han et al. // The Journal of Physical Chemistry C. – 2007. – V. 111. – I. 50. – P. 18475-18478. DOI: 10.1021/jp075365l.
2. Pal, J. Study of physical properties of cobalt oxide (Co3O4) nanocrystals / J. Pal, P. Chauhan // Materials characterization. – 2010. – V. 61. – I. 5. – P. 575-579. DOI: 10.1016/j.matchar.2010.02.017.
3. Xiangdong, L. Synthesis and photocatalytic property of Co3O4 nanorods / L. Xiangdong, H. Jun, C. Wenfei et al. // Materials Science and Engineering: B. – 2007. – V. 137. – I. 1-3. – P. 268-271. DOI: 10.1016/j.mseb.2006.12.002/.
4. Makhlouf, S.A. Magnetic properties of Co3O4 nanoparticles / S.A. Makhlouf // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2002. – V. 246. – I. 1-2. – P. 184-190. DOI: 10.1016/S0304-8853(02)00050-1.
5. Xu, J.M. The advances of Co3O4 as gas sensing materials: A review / J.M. Xu, J.P. Cheng // Journal of Alloys and Compounds. – 2016. – V. 686. – P. 753-768. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.06.086.
6. Xu, R. Porous cobalt oxide (Co3O4) nanorods: Facile syntheses, optical property and application in lithium-ion batteries / R. Xu, J. Wang, Q. Li et al. // Journal of Solid State Chemistry. – 2009. – V. 182. – I. 11. – P. 3177-3182. DOI: 10.1016/j.jssc.2009.08.033.
7. Dutta, P. A comparative study of the magnetic properties of bulk and nanocrystalline Co3O4 / P. Dutta, M.S. Seehra, S. Thota, J. Kumar // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2007. – V. 20. – № 1. – Art. № 015218. – 4 p. DOI: 10.1016/j.mseb.2006.12.002.
8. Bhargava, R. Investigation of structural, optical and electrical properties of Co3O4 nanoparticles / R. Bhargava, S. Khan, N. Ahmad et al. // AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing, 2018. – V. 1953. – I. 1. – Art. № 030034. – 5 p. DOI: 10.1063/1.5032369.
9. Wang, R.M. Porous nanotubes of Co3O4: Synthesis, characterization, and magnetic properties / R.M. Wang, C.M. Liu, H.Z. Zhang et al. // Applied physics letters. – 2004. – V. 85. – I. 11. – P. 2080-2082. DOI: 10.1063/1.1789577.
10. Леонтьев, В.К. Антибактериальные эффекты наночастиц металлов / В.К. Леонтьев, Д.В. Кузнецов, Г.А. Фролов и др. // Российский стоматологический журнал. – 2017. – Т. 21. – №. 6. – С. 304-307. DOI: 10.18821/1728-2802-2017-21-6-304-307.
11. Шошин, Д.Е. Взаимодействие ультрадисперсных частиц оксида кобальта Co3O4 с экстрактом травы душицы Origanumvulgare / Д.Е. Шошин, Е.А. Сизова, А.М. Камирова // Животноводство и кормопроизводство. – 2022. – Т. 105. – Вып. 4. – С. 35-48. DOI: 10.33284/2658-3135-105-4-35.
12. Bouguerra, S. Effects of cobalt oxide nanomaterial on plants and soil invertebrates at different levels of biological organization / S. Bouguerra, A. Gavina, M. da Graca Rasteiro et al. // Journal of Soils and Sediments. – 2019. – V. 19. – I. 7. – P. 3018-3034. DOI: 10.1007/s11368-019-02285-8.
13. Колесников, С.И. Оценка экотоксичности наночастиц оксидов кобальта, меди, никеля и цинка по биологическим показателям состояния чернозема обыкновенного / С.И. Колесников, В.М. Вардуни, А.Н. Тимошенко и др. // Юг России: экология, развитие. – 2020. – T. 15. – № 1. – С. 130-136. DOI: 10.18470/1992-1098-2020-1-130-136.
14. Соседова, Л.М. Воздействие наночастиц металлов на почвенный биоценоз (обзор литературы) / Л.М. Соседова, М.А. Новиков, Е.А. Титов // Гигиена и санитария. – 2020. – Т. 99. – Вып 10. – С. 1061-1066. DOI: 10.47470/0016-9900-2020-99-10-1061-1066.
15. Баранов, Д.А. Магнитные наночастицы: достижения и проблемы химического синтеза / Д.А. Баранов, С.П. Губин // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. – 2009. – Т. 1. – Вып. 1-2. – С. 129-147.
16. Юрков, Г.Ю. Нанокомпозиты на основе полиэтилена высокого давления и наночастиц кобальта: синтез, структура и свойства / Г.Ю. Юрков, С.В. Кондрашов, И.Д. Краев // Авиационные материалы и технологии. – 2014. – № S2. – С. 29-33.
17. Q-Chem 6.1 User’s Manual. – Режим доступа: https://manual.q-chem.com/latest/. – 12.06.2025.
18. IQmol Molecular Viewer. – Режим доступа: http://www.iqmol.org/. – 12.06.2025.