Научная статья на тему 'КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОЗОЛЕЙ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ САМАРИЯ И ЭРБИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ РАЗНЫХ ПРЕКУРСОРОВ'

КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОЗОЛЕЙ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ САМАРИЯ И ЭРБИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ РАЗНЫХ ПРЕКУРСОРОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
37
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГИДРОЗОЛИ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ ЭРБИЯ И САМАРИЯ / НАНОЧАСТИЦЫ / АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ / OXYGEN-CONTAINING SAMARIUM AND ERBIUM COMPOUNDS HYDROSOLS / NANOPARTICLES / AGGREGATIVE STABILITY

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Щепкина Мария Михайловна, Клёнова Анастасия Олеговна, Белова Ирина Александровна, Макулова Виктория Сергеевна, Курьяков Владимир Николаевич

Методом прямой конденсации получены гидрозоли кислородсодержащих соединений эрбия и самарии из различных прекурсоров. В качестве прекурсоров были использованы нитраты и хлориды соответствующих элементов. Определены некоторые коллоидно-химические свойства полученных систем, такие как: концентрация дисперсной фазы, область агрегативной устойчивости и размеры частиц дисперсной фазы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Щепкина Мария Михайловна, Клёнова Анастасия Олеговна, Белова Ирина Александровна, Макулова Виктория Сергеевна, Курьяков Владимир Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COLLOID-CHEMICAL PROPERTIES OF OXIGEN-CONTAINING SAMARIUM AND ERBIUM COMPOUNDS HYDROSOLS, OBTAINED USING DIFFERENT PRECURSORS

Hydrosols of oxygen-containing erbium and samarium compounds, obtained using different precursors, were synthesized via direct condensation. Nitrates and chlorides of corresponding elements were used as precursors. Some colloid-chemical properties of obtained systems were determined, such as dispersed phase concentration, aggregative stability band, and dispersed phase particles size.

Текст научной работы на тему «КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОЗОЛЕЙ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ САМАРИЯ И ЭРБИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ РАЗНЫХ ПРЕКУРСОРОВ»

УДК 544.7

Щепкина М.М., Клёнова А. О., Белова И.А., Макулова В.С., Курьяков В.Н. КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОЗОЛЕЙ

КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ САМАРИЯ И ЭРБИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ РАЗНЫХ ПРЕКУРСОРОВ

Щепкина Мария Михайловна, обучающаяся факультета естественных наук Клёнова Анастасия Олеговна, обучающаяся факультета естественных наук;

Белова Ирина Александровна, к.х.н., доцент кафедры коллоидной химии, e-mail: irinabelova@yandex.ru; Макулова Виктория Сергеевна, обучающаяся магистратуры кафедры технологии химико-фармацевтических и косметических средств;

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Россия, Миусская пл., д. 9

Курьяков Владимир Николаевич, научный сотрудник института проблем нефти и газа РАН; *Институт проблем нефти и газа РАН. 119333, Москва, Россия, ул. Губкина д.3

Методом прямой конденсации получены гидрозоли кислородсодержащих соединений эрбия и самарии из различных прекурсоров. В качестве прекурсоров были использованы нитраты и хлориды соответствующих элементов. Определены некоторые коллоидно-химические свойства полученных систем, такие как: концентрация дисперсной фазы, область агрегативной устойчивости и размеры частиц дисперсной фазы.

Ключевые слова: гидрозоли кислородсодержащих соединений эрбия и самария; наночастицы; агрегативная устойчивость.

COLLOID-CHEMICAL PROPERTIES OF OXIGEN-CONTAINING SAMARIUM AND ERBIUM COMPOUNDS HYDROSOLS, OBTAINED USING DIFFERENT PRECURSORS

Shchepkina M.M., Klyonova A.O., Belova I.A., Makulova V.S, Krnyakov V.N.*

Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

*Oil and Gas Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Hydrosols of oxygen-containing erbium and samarium compounds, obtained using different precursors, were synthesized via direct condensation. Nitrates and chlorides of corresponding elements were used as precursors. Some colloid-chemical properties of obtained systems were determined, such as dispersed phase concentration, aggregative stability band, and dispersed phase particles size.

Keywords: oxygen-containing samarium and erbium compounds hydrosols; nanoparticles; aggregative stability.

В настоящее время опубликовано много работ, посвященных получению материалов на основе соединений эрбия и самария. Это связано с их уникальными характеристиками. Так, на особенностях оптических свойств эрбия основана работа лазеров, применяемых в медицине [1, 2], а соединения самария находят широкое применение в качестве защитных металлических покрытий [3, 4].

В данной работе были получены гидрозоли на основе соединений эрбия и самария, а также изучены некоторые их основные характеристики.

Золь кислородсодержащих (ксс) соединений эрбия и самария синтезировали методом химического осаждения, описанным в работе [5]. В ходе синтеза использовались следующие реактивы: нитраты эрбия и самария, хлориды эрбия и самария, а также водный раствор аммиака КЫ3. Все реактивы марки х.ч. .

Гидрозоли получали по следующей методике: к водным растворам нитратов и хлоридов соответствующих элементов приливали

рассчитанное количество водного раствора аммиака при постоянном перемешивании. Выпавший осадок промывался дистиллированной водой до

постоянного значения удельной электропроводности промывных вод и диспергировался под действием ультразвукового поля при частоте 25 кГц до образования опалесцирующего золя. Полученные таким методом системы сохраняли агрегативную устойчивость в течение 6 месяцев.

Одна из основных характеристик гидрозолей -концентрация дисперсной фазы, которую определяли с помощью фотометрического титрования по методике, указанной в работе [6]. В качестве титранта использовался водный раствор трилона Б в качестве индикатора - ксиленоловый оранжевый. К сожалению, на данном этапе работы не удалось определить фазовый состав частиц гидрозолей. В связи с этим, расчет концентраций проводился на оксиды эрбия и самария, так как наиболее востребованы кислородсодержащие соединения данных элементов.

В связи с тем что, определение концентрации дисперсной фазы в исследуемых системах проводили фотометрическим методом, то целесообразно было определить длину волны, при которой оптическая плотность имеет максимальное значение. Были получены зависимости оптической плотности от длины волны для исследуемых золей и

комплексов ионов соответствующих элементов с ксиленоловым оранжевым. Данный анализ для гидрозолей эрбия показал, что оптимальная длина волны для определения концентрации фотометрическим методом составляет 590 нм (рис. 1 кривая б). По аналогичным зависимостям, полученным для гидрозолей самария, можно заключить, что оптимальная длина волны составляет 540 нм.

Помимо концентрации дисперсной фазы были определены размеры частиц. Измерения проводили методом фотон - корреляционной спектроскопии. Измерения проводились с помощью анализатора размеров частиц и дзета-потенциала РЬо1осог СошраС:^ [7]. Следует отметить, что данный метод дает значения гидродинамического размера, то есть размера частицы со всеми поверхностными слоями. Результаты исследований представлены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Кроме вышеперечисленных характеристик исследуемых систем, были определены значения рН свежеприготовленных гидрозолей. Измерения

величины рН проводилось с помощью прибора рН-meter HI фирмы «HANNA».

В таблицах 1 и 2 представлены полученные результаты проведенных исследований.

X, нм

Рис.1 Спектры комплекса (а) и золя КСС, полученного из хлорида эрбия (б)

Таблица 1. Некоторые свойства гидрозолей кислородсодержащих соединений эрбия

Прекурсор Концентрация, г/л Размеры, нм pH свежеприготовленного золя

ErCls 36,35 75 - 85 8,5

Er(NÜ3)3 47,83 90 - 100 8,3

Таблица 2. Некоторые свойства гидрозолей кислородсодержащих соединений самария

Прекурсор Концентрация, г/л Размеры, нм pH свежеприготовленного золя

SmCl3 14,6 88 - 92 8,9

Sm(NÜ3)3 13,0 97 - 100 7,8

Как видно из таблиц, размеры и значения рН свежеприготовленных гидрозолей отличаются в зависимости от используемого прекурсора. Так, размеры частиц получаются меньше у золей, полученных из хлоридов. Значения рН исходных золей (свежеприготовленных), полученных из хлоридов выше, чем значения рН у золей, полученных из нитратов.

В качестве параметра стабильности гидрозоля используется область значения рН дисперсионной среды, при которой величина оптической плотности остается постоянной. Измерения оптической плотности проводили с помощью

фотоэлектроколориметра КФК - 2МП (рис. 2 - 3). Изменения значений рН дисперсионной среды проводили введением разбавленных растворов азотной и соляной кислот и аммиака.

Как видно из рисунков 2 и 3, интервалы агрегативной устойчивости имеют различные положения и величину для гидрозолей,

синтезированных из нитратов и хлоридов соответствующих элементов.

0,8 -

л

а

I §

к 0,4-щ

X

у

У

т

g

О 0,2-

6 7 А Ч 10

рН

Рис.2. Область рН агрегативной устойчивости гидрозоля кислородсодержащих соединений эрбия, полученных из хлорида (а) и нитрата (б) эрбия.

Рис.3. Область рН агрегативной устойчивости гидрозоля кислородсодержащих соединений самария, полученных из нитрата (а) и хлорида (б) самария.

Области устойчивости для гидрозолей, полученных из хлоридов существенно сдвигаются в более щелочную среду, так для золя кислородсодержащих соединений эрбия значения рН соответствуют 7,5 - 8,6, а для золя кислородсодержащих соединений самария 8,0 - 10,5. Очевидно, это связано с адсорбцией ионов хлора на поверхности частиц дисперсной фазы. Падение величины оптической плотности при меньших значениях рН связано с растворением твердой фазы, а рост связан с укрупнением частиц и процессом коагуляции.

Таким образом, в результате проделанной работы можно заключить, что были получены агрегативно устойчивые гидрозоли кислородсодержащих соединений эрбия и самария. Для синтезированных золей были определены некоторые основные коллоидно-химические характеристики, а также

изучено влияние прекурсоров соли на характеристики исследуемых систем.

Список литературы

1. Шульган С.В. Применение эрбиевого (Бг:УЛО) лазера в стоматологической практике // Современная стоматология. 2006. №3. С. 41 - 42.

2. Мамедова Л.А. Кариес зубов и его осложнения. - Н. Новгород: НГМА, 2002. - С. 192.

3. Гартманова М., Кубел Ф., Буршикова В., Эргель М., Навратил В., Ломонова Е., Навратил К., Кундрацик Ф., Костич И. Влияние изменений состава на свойства и дефектную структуру кристаллического 2г02, допированного самарием // Электрохимия, 2007, том 43, №4, с. 402 - 411.

4. Гартманова М., Навратил В., Буршикова В., Кундрацик Ф., Мансилла К. Влияние кристаллографической структурына электрические и механические характеристики пленок Се02, допированных Sm203 // Электрохимия, 2011, том 47, № 5, с. 539.

5. Малова А.В., Гродский А.С., Белова И.А. Синтез и агрегативная устойчивость гидрозолей оксогидроксида европия // Коллоид. Журн. 2016. Т.78. №4. С.450-457.

6.Нипрук О.В., Кирьянов К.В., Пыхова Ю.П., Святкина С.В., Кулешова Н.В. Фотометрическое определение лантаноидов в насыщенных водных растворах труднорастворимых соединений составаLn(AsU06)3•nH20 (Ьп - Ьа, Се, Рг, Ш, Бш, Ей, Gd, ТЬ, Dy, Но, Ег, Тт, Yb, Lu) // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия химия. Нижний Новгород. 2008. Вып. 2. С. 54-61.

7. Ьйр:/^-л^.рЬо1;осог.га/(дата обращения 10.05.2018).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.