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 Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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