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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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