Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Колонка редактора


Открыт прием статьей в сборник «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов» за 2025 год

Уважаемые авторы! Открыт прием статьей в сборник «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов» за 2025 год. Правила для авторов доступны в нашем разделе «Правила для авторов». Направить статью.

Выпуск № 16 (2024) доступен на сайте

Шестнадцатый выпуск журнала «Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов» доступен на нашем сайте! Перейти в список статей выпуска.

Воздействие FeSO4, наноразмерного серебра и кластера {Mo72Fe30} на окисление этиленгликоля H2O2

С.Ю. Меньшиков1, А.Н. Малышев1,2, В.С. Курмачева1, С.А. Федоров3,1, М.О. Тонкушина2, А.А. Остроушко2
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

Жидкофазный синтез фосфатов магния в присутствии галловой кислоты

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

Исследование процесса полимерной стабилизации смешанного оксида железа амилопектином

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

Сорбция катионов La3+ цеолитами из водных растворов

Ю.В. Рех1, С.А. Бибанаева2, М.С. Валова1, В.М. Скачков2, О.В. Федорова1, Н.А. Сабирзянов2
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

Структурные разновидности 2D нитрида бора

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-L4-8 и BN-L4-6-8. 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

Исследование влияния оксидов титана и циркония на прочностные характеристики наноразмерного гидроксиапатита

К.И. Сабанин1, В.М. Скачков2, И.С. Медянкина2, Е.А. Богданова2,3, Н.А. Сабирзянов2
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

Спектроскопия наночастиц пористого кремния, импрегнированных лекарственной субстанцией малобена

М.Ш. Сатторов1, Ю.М. Спивак1, Ю.М. Коцур2, А. Кузнецов3, Е.В. Флисюк2, В.А. Мошников1
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

Разработка материала на основе гидроксиапатита и алюмосиликатных цеолитов со связующим агентом для формирования биоактивных покрытий

В.М. Скачков1, Е.А. Богданова1,2, С.А. Бибанаева1, А.Г. Широкова1
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