ФХ-2024

О.Н. Мусская, В.К. Крутько, И.Е. Глазов, Е.Н. Крутько, А.И. Кулак
«Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси»

Аннотация: В водных растворах хлорида магния и дигидрофосфата натрия при мольных соотношениях Mg/Р 1,0-1,5 и величине рН 5-7 в присутствии галловой кислоты получены кристаллогидраты гидрофосфата (ньюберита – MgHPO₄ꞏ3H₂O) и ортофосфата (Mg₃(PO₄)₂ꞏ22H₂O) магния, которые после прогрева при 800°С переходят в пирофосфаты (Mg₂P₂O₇). Методами рентгенофазового и термического анализов, а также ИК-спектроскопии показано, что наличие органической добавки при жидкофазном синтезе фосфатов магния не приводит к заметному изменению фазовогосостава продуктов реакции. Выявлено, что галловая кислота оказывает влияние на формирование структуры кристаллогидратов в зависимости от мольного соотношения Mg/Р. Установлено, что при длительном созревании осадков (в течение 6 месяцев) происходит уменьшение размеров элементарной ячейки фосфатов магния. Полученные магнийфосфатные порошки, модифицированные галловой кислотой, проявляют редокс-активность и перспективны для использования в составе биоматериалов в качестве резорбируемых компонентов с антиоксидантными свойствами.
Ключевые слова: фосфаты магния, ньюберит, пирофосфат магния, галловая кислота, жидкофазный синтез, редокс-активность, полифенольные соединения

А.А. Нагдалян, П.С. Леонтьев, А.Б. Голик, А.С. Аскерова, А.М. Серов, А.В. Татов
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Аннотация: В данной работе образцы смешанного наноразмерного оксида железа, стабилизированного амилопектином, получали методом химического осаждения в водной среде. Это соединение обладает большим спектром применения в биомедицинских технологиях и устройствах хранения и преобразования энергии, из-за своих супермагнитных свойств. Были проведены исследования микроструктуры методом сканирующей электронной микроскопии и фазового состава дифрактометрическим методом, а также компьютерное квантово-химическое моделирование взаимодействия амилопектина и смешанного наноразмерного оксида железа. В ходе исследования фазового состава установлено, что образец представляет собой смешанный оксид железа Fe₃O₄ с кубической гранецентрированной решёткой и пространственной группой Fd3m. Исходя из анализа микроструктуры установлено, что образец формируется из частиц диаметром от 24 до 54 нм. В результате компьютерного квантово-химического моделирования установлено, что взаимодействие наночастиц оксида железа с амилопектином является энергетически выгодным и химически стабильным. Наиболее вероятным является взаимодействие через гидроксильную группу, присоединённую к C₂ первого A-связанного остатка глюкопиранозы, так как при данном взаимодействии наблюдаются оптимальные значения полной энергии (E = -3839,330 ккал/моль) и химической жёсткости (η = 0,159 эВ).
Ключевые слова: наночастицы, метод совместного осаждения, оксид железа (III), сканирующая электронная микроскопия, стабилизатор

Ю.В. Рех¹, С.А. Бибанаева², М.С. Валова¹, В.М. Скачков², О.В. Федорова¹, Н.А. Сабирзянов^2
1 ФГБУН «Институт органического синтеза им. И.Я. Постовского Уральского отделения РАН»
² ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»

Аннотация: Показано, что сорбция катионов лантана синтетическим алюмосиликатным цеолитом, в отличие от природного, увеличивается, как в кислых, так и в нейтральных условиях в 4 раза (с 8 до 26%) и 8 раз (с 4 до 33%), а сорбционная ёмкость увеличивается в 3-8 раз до 145 и 184 мг/г соответственно. Сделан сравнительный анализ применимости адсорбционных моделей Ленгмюра, Фрейндлиха,Темкина, Дубинина-Радушкевича для описания экспериментальных изотерм адсорбции катионов лантана на синтетическом цеолите. Показано, что в водных средах лучше всего подходит модель Ленгмюра (R² = 0,9996). Это свидетельствует о том, что в результате сорбции образуется однородная монослойная поверхность. По моделям псевдо-первого, псевдо-второго порядка и модели внутричастичной диффузии сделано предположение об ионообменном характере сорбции. Было показано, что цеолиты могут почти количественно извлекать катионы La³⁺ из водных растворов ипредставляют интерес в качестве сорбентов, обладающих высокой сорбционной способностью.
Ключевые слова: сорбция, очистка, сорбционная активность, синтетический цеолит, алюмосиликат, лантан, модель Лэнгмюра

Д.С. Ряшенцев, М.Е. Беленков, Л.Ю. Коваленко
ФГБОУ ВО «Челябинский государственный университет»

Аннотация: Методом теории функционала плотности была произведена геометрическая оптимизация слоевых полиморфных разновидностей нитрида бора в которых атомы находятся в трех различных структурных позициях и определены их энергетические и электронные свойства. Структуры новых полиморфов состоят из атомов бора и азота в sp²-гибридизованном состоянии и были модельно сформированы из гексагонального нитрида бора путем введения топологических дефектов 4-6-8, 4-6-10, 4-8-10, 4-16 и 4-6-12. В результате анализа установлена возможность существования девяти новых структурных разновидностей. Однако, в процессе геометрической оптимизации три структуры оказались неустойчивыми и в результате трансформировались в более устойчивые полиморфные разновидности BN-L_4-8 и BN-L_4-6-8. Слоевая плотность рассмотренных полиморфных разновидностей изменяется от 0,651 до 0,727 г/см². Значения энергии сублимации новых структур находятся в диапазоне от 16,93 до 17,69 эВ / (BN). Ширина запрещенной зоны варьируется от 3,20 до 4,03 эВ. Определены взаимосвязи между энергетическими и структурными параметрами.
Ключевые слова: нитрид бора, двумерные материалы, полиморфизм, первопринципные расчеты, кристаллическая структура, зонная структура

С.Ю. Меньшиков¹, А.Н. Малышев^1,2, В.С. Курмачева¹, С.А. Федоров^3,1, М.О. Тонкушина², А.А. Остроушко^2
1 ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»
² ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
³ ФГБУН «Институт металлургии Уральского отделения РАН»

Аннотация: Изучены каталитические свойства FeSO₄, нанокластерного железомолибденового полиоксометаллата {Mo₇₂Fe₃₀} и наноразмерного металлического серебра при жидкофазном окислении водного раствора этиленгликоля пероксидом водорода. Для определения продуктов окисления, содержащих альдегидную группу, в пробы оксидатов добавлялся о-фенилендиамин.Полиоксометаллат {Mo₇₂Fe₃₀} синтезировали по широко известной и используемой на практике двухстадийной методике. Коллоидный раствор серебра получали по методике, которая берет за основу метод Туркевича. По данным анализа, проведенного на лазерном анализаторе размеров частиц, основная доля частиц серебра имеет размеры около 2 нм. Анализ непрореагировавшего этиленгликоля проводили методом ГХ-ПИД. По конверсии этиленгликоля установлено, что наибольшую активность при примерно одинаковом % содержании катализатора в исходной реакционной смеси проявляет наноразмерное металлическое серебро. При этом среди продуктов окисления при добавлении о-фенилендиамина отмечено наличие соединений с альдегидной группой, время выхода которых из хроматографической колонки больше, чем у исходного этиленгликоля.
Ключевые слова: полиоксометаллат, кеплерат, FeSO4, наноразмерное металлическое серебро, каталитические свойства, окисление этиленгликоля, H2O2

К.И. Сабанин¹, В.М. Скачков², И.С. Медянкина², Е.А. Богданова^2,3, Н.А. Сабирзянов^2
1 ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
² ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
³ АО «Гиредмет»

Аннотация: В статье обсуждается возможность дисперсного упрочнения наноструктурированного гидроксиапатита, синтезированного методом осаждения из раствора путем введения армирующих добавок нестехиометрического оксида титана и диоксида циркония. Упрочненный композиционный материал: гидроксиапатит – нестехиометрический оксид титана – диоксид циркония  получали путем механохимичекого синтеза гидроксиапатита с допирующими компонентами с последующимотжигом при температуре 1000°C. Исходные компоненты и синтезированные образцы были аттестованы с использованием современных физико-химических методов анализа: рентгенофазовый анализ, дифференциальный термический анализ, сканирующая электронная микроскопия, анализ площади поверхности и пористости, дисперсионный анализ. Показано влияние качественного и количественного состава композита на протекание процессов спекания и прочностные характеристики исследуемых образцов в широком интервале температур 25-1200°С.Экспериментально установлено, что наиболее перспективной для разработки на ее основе биокомпозитов является система гидроксиапатит – 15% нестехиометрический оксид титана – 5% диоксид циркония. Композиционные материалы данного состава обладают плотной равномерной прочной структурой с высокой степенью кристалличности и развитой поверхностью, являются перспективным материалом для дальнейших исследований с целью внедрения его в медицинскую практику.
Ключевые слова: гидроксиапатит, оксид титана, диоксид циркония, спекание, композиционные биоматериалы, микротвердость

М.Ш. Сатторов¹, Ю.М. Спивак¹, Ю.М. Коцур², А. Кузнецов³, Е.В. Флисюк², В.А. Мошников^1
1 ФГАУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
² ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет»
³ ФГАОУ ВУ «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)»

Аннотация: Посредством метода электрохимического анодного травления были сформированы пористые слои кремния с последующим получением наночастиц. Исследование характера взаимодействия наночастиц пористого кремния с новой перспективной субстанцией 4,4’-(пропандиамидо)дибензоата натрия (малобена) было выполнено с помощью методов инфракрасной и рамановской спектроскопии. Выявлено, что в процессе инкорпорирования между наночастицей и малобеном происходит взаимодействие, при котором снижается степень влияния частиц пористого кремния при совместном рассеянии света, а также становятся более интенсивными колебательные моды молекулы 4,4’-(пропандиамидо)дибензоата натрия. Обнаружены характерные полосы поглощения, связанные с образованием химических связей по волновым и рамановским числам, предложена интерпретация полученных результатов с точки зрения формирования готовой субстанции.
Ключевые слова: пористый кремний, наноструктурированный слой, наночастицы, малобен, химические связи, инфракрасная Фурье-спектроскопия, рамановская спектрокопия, растровая-электронная микроскопия

В.М. Скачков¹, Е.А. Богданова^1,2, С.А. Бибанаева¹, А.Г. Широкова^1
1 ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук»
² АО «Гиредмет»

Аннотация: Упрочненный композиционный материал с пористой структурой получен путем механохимическогосинтеза наноструктурированного гидроксиапатита, синтезированного методом осаждения из водного раствора, с армирующими добавками синтетических алюмосиликатных цеолитов, полученных из отходов глиноземного производства. Оценена возможность использования полученного композиционного материала совместно со связующим веществом (пищевой желатин) в качестве биоактивного покрытия на металлических матрицах. Показано влияние фазового состава на физико-химические свойства покрытий (адгезионная прочность, микротвердость, удельная поверхность, микроструктура, предел прочности). Установлено, что использование композиционного материала совместно с желатином в составе биоактивного покрытия позволяет повысить его твердость и адгезионную прочность. На разработанные биоактивные покрытия на основе наноразмерного гидроксиапатита и алюмосиликатными цеолитами со связующим агентом подана заявка на патент.
Ключевые слова: гидроксиапатит, композиционные материалы, алюмосиликатные цеолит, желатин, коллаген, биоматериал, биоактивные покрытия, адгезия

В.Е. Супрунчук, А.А. Кравцов, Л.В. Тарала, Е.В. Медяник, Ф.Ф. Малявин, В.А. Лапин, Д.П. Бедраков
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Аннотация: В работе были получены образцы керамических порошков иттрий-алюминиевого граната легированных ионами рутения. Вводимое количество рутения составило 5 и 10 масс.% соответственно. В качестве температуры для отжига были использованы 1150 и 1600°С. В ходе работы было рассмотрено изменение морфологии керамических порошков иттрий-алюминиевого граната легированных ионами рутения с помощью сканирующей электронной микроскопии. Элементный состав был изучен с помощью энергодисперсионной спектроскопии. Фазовый состав исследовали методом рентгенофазного анализа. Удельная площадь поверхности керамического порошка оценена методом Брунауэра-Эммета-Теллера. Для полученных образцов выявленоповышение площади удельной поверхности керамического порошка со снижением количественного содержания рутения в системе. Для всех образцов было установлено наличие примесных фаз. Выявлено, что повышение температуры прокаливания до 1600°С приводило к уменьшению количественного содержания примесных фаз, однако не приводило к их полному устранению. Образец с самым близким к монофазному составу был получен при содержании в составе материала не более 5 масс.% рутения. Результаты, полученные с помощью дифференциального термического анализа, показали, что содержание рутения в применяемых количествах не оказывает влияниена кинетику фазовых переходов, а также кинетику потери массы порошков–прекурсоров.
Ключевые слова: иттрий-алюминиевый гранат, легирование, керамический порошок, синхронный термический анализ, рутений

М.О. Тонкушина, И.Д. Гагарин, Б.Т. М. А.. Шарадгах, В.Р. Гаврилюк, К.А. Пиунов, А.А. Остроушко
ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Аннотация: Использование белков для создания средств адресной доставки лекарств в организме является перспективным подходом в медицине и имеет широкий спектр достоинств. Создание гибридных носителей для лекарств на основе белков и полиоксометаллатов имеет ряд дополнительных преимуществ. Полиоксометаллаты способны связываться как с белками, так и с молекулами некоторых лекарственных препаратов с получением водорастворимых продуктов без необходимостииспользования токсичных реагентов и органических растворителей. Регулирование условий получения позволяет управлять размером образующихся в растворе частиц. Постепенная деструкция полиоксометаллата {Mo₇₂Fe₃₀} при рН крови обеспечивает рН-зависимый механизм высвобождения препарата из структуры носителя. В рамках проведенных исследований нам удалось получить ассоциаты бычьего сывороточного альбумина с координационными комплексами {Mo₇₂Fe₃₀}-доксорубицин и {Mo₇₂Fe₃₀}-тетрациклин в водном растворе. Было показано снижение скорости высвобождения лекарственных препаратов в фосфатном буферном растворе с рН 7,4 (рН крови) из полученного материала по сравнению с системами, не содержащими альбумин. Полученные в рамках настоящего исследования данные проливают свет на закономерности формирования многокомпонентных супрамолекулярных систем, включающих полиоксометаллаты, белки и лекарственный препарат. Результаты свидетельствуют о возможности создания гибридных носителей для адресной доставки лекарств на основе полиоксометаллатов и альбумина с использованием нековалентного связывания.
Ключевые слова: {Mo72Fe30}, доксорубицин, тетрациклин, альбумин, адресная доставка лекарств, супрамолекулярные системы