Российские ученые разработали новый способ получения слоистых гидроксидов
Исследователи НИУ ВШЭ и ИОНХ РАН имени Н.С. Курнакова показали, как проще и дешевле получать слоистые гидроксиды редкоземельных элементов. Для синтеза использовали оксид пропилена. Реактив помог упростить процедуру и сократить ее на несколько часов. В перспективе метод позволит получать больше гибридных материалов на основе гидроксидов, в том числе фотокатализаторов для очистки воды и люминесцентных материалов для твердофазных термометров.
Исследование опубликовано в Russian Journal of Inorganic Chemistry. Слоистые гидроксиды — материалы, в структуре которых металл-гидроксидные слои чередуются с отрицательно заряженными анионами. В эти слои можно внедрить почти любую анионную молекулу и получить новый гибридный материал. Один из подклассов слоистых гидроксидов — слоистые гидроксиды редкоземельных элементов, которые могут светиться, катализировать химические реакции и обладают магнитными свойствами.
Слоистые гидроксиды используют в тех же сферах, что и редкоземельные элементы, и иногда они работают эффективнее. Например, слоистый гидроксид гадолиния как контрастный агент МРТ улучшает видимость тканей и органов на изображениях, при этом его токсичность ниже, чем у других соединений гадолиния.
Для получения слоистых гидроксидов используют осаждение щелочами или гомогенный гидролиз в присутствии органических оснований. У обоих методов есть недостатки. Осаждение щелочами проводится в два этапа и требует много усилий: синтезированные частицы гидроксида нужно дополнительно обрабатывать при высоком давлении и температуре, чтобы добиться правильного размера. А при гомогенном гидролизе необходимо держать смесь сутки в герметичном устройстве под давлением и при температуре 100 градусов.
Исследователи факультета химии НИУ ВШЭ и Института общей и неорганической химии РАН имени Н.С. Курнакова предложили упрощенный и более экономичный способ получения слоистых гидроксидов. Как осадитель гидроксидов впервые использовали оксид пропилена. Исследования проводились на примере хлорида европия, но метод универсален для получения слоистых гидроксидов любых редкоземельных элементов.
В предложенном методе к раствору хлорида европия добавляли предварительно рассчитанную концентрацию оксида пропилена, нагревали смесь до 50 градусов и держали два часа при постоянном перемешивании в стакане. В результате получалось большое количество слоистого гидроксида европия.
Затем с помощью растровой электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа ученые измерили и подтвердили, что в полученном соединении правильные размер и форма частиц и соотношение «европий — хлор».
От характеристик гидроксида зависят свойства материала, который будут из него получать, поэтому важно соблюдать определенную форму и размер частиц. А соотношение «европий — хлор» влияет на эффективность реакций анионного обмена, благодаря которым получаются новые гибридные материалы. Идеальное соотношение — два европия на один хлор. Если хлора сильно меньше, значит, на его место встали карбонат-анионы, которые препятствуют обмену. В материале исследователей получилось правильное соотношение: два европия на 0,98 хлора.
«Слоистые гидроксиды — универсальная матрица, итоговые свойства которой зависят от элементов в составе. Можно сравнить их с сэндвичем, вкус которого меняется в зависимости от начинки, — поясняет один из авторов статьи, выпускница факультета химии НИУ ВШЭ Екатерина Шейченко. — Представим, что у нас два куска хлеба в сэндвиче, анионообменные свойства — пустое пространство между ними, интеркаляция — добавление начинки. Исходно между кусочками хлеба есть только лист салата — это хлор. И нам салат не нравится, хотелось бы колбасу с сыром. Мы лист салата убираем и меняем на колбасу с сыром. Это и есть процесс интеркаляции — замена одних анионов на другие».
Ученые провели анионообменные реакции получившегося гидроксида с бензоат- и изоникотинат-анионами и получили гибридные материалы. Исследователи отмечают, что реакции обмена в материалах происходили быстрее, чем в слоистых гидроксидах, полученных альтернативными способами. Причем изоникотинат-анион интеркалировали впервые, в результате получился порошок с люминесцентными свойствами.
«В литературе встречаются примеры, где аналогичные люминесцентные материалы используют как твердофазные термометры, которые меняют свой цвет в зависимости от температуры. Например, на синий — если холодно, и на оранжевый — если жарко. Сейчас таких материалов еще нет в производстве, но, возможно, они появятся в будущем», — считает Екатерина Шейченко.
В дальнейшем исследователи планируют разрабатывать новые гибридные материалы на основе слоистых гидроксидов. Сейчас они работают над созданием фотокатализаторов, которые под воздействием света активируют разложение лекарств или красителей в сточных водах на безвредные для природы и человека соединения.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно