1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 7, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 7, стр. 41-49

Композитные аэрогели на основе восстановленного оксида графена, декорированного наночастицами оксидов железа: синтез, физико-химические и сорбционные свойства

Е. А. Нескоромная 1, А. В. Бабкин 2, *, Е. А. Захарченко 1, Ю. Г. Морозов 3, Е. Н. Кабачков 4, Ю. М. Шульга 4

1 Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
Москва, Россия

2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

3 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А.Г. Мержанова Российской академии наук
Черноголовка, Россия

4 Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
Черноголовка, Россия

* E-mail: A.V.Babkin93@yandex.ru

Поступила в редакцию 15.12.2022
После доработки 26.12.2022
Принята к публикации 20.01.2023

Полный текст (PDF)

Аннотация

В настоящей работе методом сушки в сверхкритическом изопропаноле получены аэрогели на основе оксида графена, декорированного наночастицами оксидов железа. Методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии изучены морфология и структура графеновой матрицы и железосодержащих наночастиц синтезированных образцов с расчетными исходными содержаниями железа 9, 18 и 36 мас.%. Проведены сравнительные исследования содержания углерода и водорода в структуре синтезированных аэрогелей, оценены их магнитные характеристики при комнатной температуре. Проведены сорбционные эксперименты при извлечении тяжелых и редкоземельных элементов из многокомпонентных водных растворов сложного состава.

Ключевые слова: оксид графена, наночастицы оксидов железа, сверхкритическая сушка, аэрогель, намагниченность, сорбционные свойства.

1. ВВЕДЕНИЕ

Современные экологические вызовы становятся ключевым фактором, определяющим эффективность развития практически всех отраслей промышленного производства [1]. Одной из основных проблем в области рационального природопользования является значительное загрязнение водных сред, вызванное, в первую очередь, бесконтрольным сливом образующихся отходов различных производств и нерациональным природопользованием [2]. Именно поэтому вопросы комплексной водоочистки от примесей различной природы являются основополагающими, а их актуальность в следующие десятилетия будет значительно возрастать [3].

В последние годы в вопросах сорбционной очистки значительное развитие получила область синтеза высокопористых композиционных аэрогелей методами сверхкритической или лиофильной сушки [4–7]. Сочетание развитой удельной поверхности и пористости, высоких прочностных характеристик и термостабильности делают такие материалы потенциально интересными для применения в очистке водных сред [8].

Ранее в работе [9] нами сообщалось о возможности получения композитных аэрогелей на основе оксида графена (ОГ), декорированного наночастицами оксидов железа. Максимальной сорбционной емкостью по метиленовому синему (~1400 мг/г) обладал образец с содержанием оксида железа ~22 мас.%. Важно отметить, что полученное значение адсорбционной емкости значительно превосходит аналогичный параметр для многих типов композиционных материалов на основе ОГ и наночастиц железа, полученных в работах [10–13]. При анализе механизма адсорбционного взаимодействия мы предположили, что высокая поглотительная способность синтезированных аэрогелей может быть связана с размером агрегатных комплексов оксидов железа, осажденных на поверхности графена. Большее массовое содержание оксида железа в аэрогеле позволяет также предполагать, что отработанный композиционный сорбент можно извлекать из воды с помощью постоянного магнитного поля. При этом магнитные свойства полученных адсорбентов до сих пор не были комплексно изучены.

Таким образом, необходимо установить, какое количество наночастиц оксидов железа в структуре аэрогеля является оптимальным не только с точки зрения сорбционных свойств получаемых материалов, но и с точки зрения значения намагниченности насыщения в приложенном магнитном поле. Именно поэтому цель настоящей работы – исследование влияния состава синтезированных композиционных аэрогелей на основе ОГ, декорированного наночастицами оксидов железа, на их сорбционные и магнитные характеристики. Полученные данные позволят сформировать обоснованную методику получения высокоэффективных магнитоактивных аэрогелей для комплексной очистки загрязненных водных сред от примесей различного происхождения.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Материалы

Для синтеза аэрогелей использовали: оксид графена в виде водной дисперсии с содержанием сухого вещества 1 мас.% (“НаноТехЦентр”, Тамбов, Россия), хлорид железа (III) 6-водный (FeCl3 · 6H2O), ацетат натрия 3-водный (CH3COONa · 3H2O), аскорбиновую кислоту (АК) пищевую (C6H8O6), гидроокись натрия (NaOH), калий углекислый (карбонат калия, поташ) (K2CO3), изопропиловый спирт (изопропанол, пропанол-2) (C3H8O).

Получение аэрогелей

Синтез графенового гидрогеля, декорированного наночастицами гидроксидов железа. Исходную водную дисперсию ОГ (500 г) обрабатывали ультразвуком в течении 60 мин для лучшего диспергирования, после чего в нее вносили предварительно подготовленный водный раствор ацетата железа, полученный смешением водных растворов – 0.0245 моль FeCl3 · 6H2O и 0.0735 моль NaООСCH3. При смешении наблюдалось быстрое повышение вязкости смеси с последующим гелеобразованием. Полученная смесь при постоянном перемешивании (150 об/мин) нагревалась до температуры кипения и выдерживалась в течение 10 мин. Далее реакционную смесь охлаждали до комнатной температуры, затем для нейтрализации уксусной кислоты, образующейся в результате реакции гидролиза ацетата железа, вносили 15 мл водного раствора NaOH (0.0735 моль). Для восстановления ОГ использовали аскорбиновую кислоту (0.1812 моль), которую предварительно растворяли в 100 мл деионизированной воды и смешивали с 50 мл водного раствора NaOH (0.1812 моль) для получения натриевой соли аскорбиновой кислоты. Полученный раствор по каплям вносили в структуру сформированного гидрогеля. Смесь выдерживали при температуре кипения воды в течение 2 ч в инертной среде и после охлаждения продукт промывали деионизированной водой до нейтрального рН фильтрата на воронке Бюхнера. С помощью вакуумного насоса через колбу Бунзена удаляли поверхностную воду из полученного на фильтре гидрогеля.

Для определения массового содержания железа в структуре гидрогеля синтезированные образцы высушивали до неизменной массы при температуре 80 °С, после чего отжигали в муфельной печи при температуре 800 °С в течение 2 ч.

Получение ферромагнитного графенового аэрогеля. Известно, что сверхкритические спирты обладают восстанавливающими свойствами [14], поэтому в качестве флюида использовали изопропиловый спирт, который в сверхкритических условиях позволяет восстановить гидроксиды железа до оксидов в виде ферромагнитных частиц (в частности, Fe3O4 и γ-Fe2O3). Полученный на предыдущем этапе гидрогель помещали в нетканый полипропиленовый материал и выдерживали в изопропиловом спирте, в который дополнительно был внесен карбонат калия в качестве осушителя, инициирующего вытеснение воды из пористой структуры гидрогеля. Процесс замещения воды в гидрогеле на спирт занимал 3–5 сут. Далее полученный алкогель загружали в автоклав высокого давления, добавляли необходимое количество изопропилового спирта (исходя из объема реакционного пространства и плотности сверхкритического изопропанола), герметично закрывали, продували аргоном, нагревали и выдерживали в течение 6 ч. Для проведения процесса сушки в среде сверхкритического изопропилового спирта необходимо, чтобы температура в реакционном пространстве была не ниже 245–250 °С, при этом давление составляло 5–7 МПа. По истечении указанного времени давление постепенно снижали, при этом поддерживая температуру среды не ниже 240 °С. Отходящие пары сверхкритического изопропилового спирта конденсировали в теплообменном аппарате. Далее автоклав охлаждали и выгружали полученный аэрогель.

Получение образцов аэрогелей с различным содержанием оксидов железа. Синтез образцов аэрогелей с различным содержанием оксидов железа проводили по методике, описанной выше, но пропорционально изменяли массовое соотношение хлорида железа и ацетата натрия, а также гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации образующейся уксусной кислоты. Таким образом были получены образцы аэрогелей на основе ОГ с содержанием железа 9, 18, и 36 мас.%, которые далее будут обозначены как GO/FeNp-9, GO/FeNp-18 и GO/FeNp-36 соответственно.

Сорбционные исследования проводили с использованием следующих растворов. Многокомпонентный стандартный раствор (pH = 3), содержащий: Al, Ba, Be, Cd, Ce, Dy, Er, Eu, Gd, La, Mn, Nb, Sm, Sr, Th, V, Zr, Ca, K, Mg, Na, Cu, Ni, Co, U с концентрацией 0.1 мг/л каждого элемента. Для создания необходимой величины pH использовали раствор трис(гидроксиметил)аминометана (трис-буфер). Навеску сорбента 20 мг контактировали с 15 мл раствора при постоянном перемешивании в течение 60 мин. После сорбции для отделения жидкой фазы от сорбента растворы центрифугировали в течение 20 минут при скорости 8000 об/мин. Степень извлечения компонентов из растворов рассчитывали по формуле

$R = \frac{{{{С}_{{{\text{нач}}}}}~ - ~{{C}_{{{\text{кон}}}}}}}{{{{С}_{{{\text{нач}}}}}}} \cdot 100\% ,$
где ${{С}_{{{\text{нач}}}}}$ – начальная концентрация определяемого элемента в растворе, мг/л; ${{С}_{{{\text{кон}}}}}$ – концентрация элемента в растворе после сорбции, мг/л; $R$ – степень извлечения, %.

Анализ синтезированных образцов

Элементный анализ был проведен на CHNS анализаторе “Vario Micro cube” (Elementar, Germany). ИК-спектры получены при комнатной температуре в диапазоне частот 400–4000 cм−1 на ИК-фурье-спектрометре “Spectrum Two” (PerkinElmer, USA) с датчиком нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). Примерно 15–20 мг каждого из образцов помещали в нейлоновый держатель и исследовали с помощью вибрационного магнетометра компании EG&G Princton Applied Research (USA) “M4500” при температуре 300 K. Спектры рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) получены с использованием фотоэлектронного спектрометра “PHOIBOS 150 MCD” (SPECS, Germany) и рентгеновской трубки с магниевым катодом (hν = 1253.6 эВ). Абсолютное давление в камере спектрометра не превышало 4 · 10−8 Па. Спектры регистрировали в режиме постоянной энергии пропускания. Обработка данных проводилась с использованием программы “CasaXPS” версии 2.3.23.

Структуру и морфологию синтезированных материалов оценивали методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на микроскопе “Mira3 LMH” (TESCAN, Czech Republic ). Для идентификации наночастиц оксидов железа применяли метод просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), с использованием микроскопа “JEM 2010” (JEOL, Japan). Содержание элементов в растворе до и после сорбции определяли с использованием метода масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС ИСП) на атомно-эмиссионном спектрометре “iCAP 6500 Duo” (Thermo Fisher Scientific, USA).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Микрофотографии синтезированных образцов аэрогелей с различным содержанием железа представлены на рис. 1. Анализ микрофотографий позволяет сделать несколько выводов. Во-первых, в процессах сверхкритической сушки в образцах удается сформировать развитую углеродную структуру с большим количеством пор и транспортных каналов различного размера. Это потенциально будет способствовать вовлечению большей доли материала в процессы адсорбционного взаимодействия и, как следствие, росту сорбционных характеристик. Важно также отметить, что структуры поверхности образцов GO/FeNp-9 и GO/FeNp-18 более пористые, чем у образца GO/FeNp-36. Возможно, это связано с бóльшим содержанием железа в структуре материала. При этом очевидно, что в образцах GO/FeNp-9 и GO/FeNp-18 достаточно сложно идентифицировать наночастицы железа (особенно при указанном увеличении). Однако в образце GO/FeNp-36 на углеродной поверхности расположено достаточно большое количество светлых сферических агломератов, возможно являющихся наночастицами железа. В образцах GO/FeNp-9 и GO/FeNp-18, предположительно, наночастицы железа инкапсулированы в структуре восстановленного ОГ, сформировавшего в процессе сверхкритической сушки высокопористый устойчивый каркас.

Рис. 1.

Полученные методом СЭМ микрофотографии поверхности синтезированных образцов аэрогелей с различным содержанием железа: а – GO/FeNp-9 (9 мас.%), б – GO/FeNp-18 (18 мас.%), в – GO/FeNp-36 (36 мас.%).

Для идентификации наночастиц железа в синтезированных образцах аэрогелей был проведен анализ методом просвечивающей электронной микроскопии (рис. 2). В структуре исследуемых образцов удалось идентифицировать наночастицы железа в форме γ-Fe2O3. Очевидно, что размер идентифицированных наночастиц в данном случае лежит в диапазоне до 15–20 нм. При этом они достаточно хорошо распределены в углеродной матрице. Ранее авторами было показано, что в процессах сверхкритического восстановления гидроксидов железа до их оксидов в присутствии ОГ могут образовываться также частицы в форме Fe3O4 [15]. Известно, что представленные формы оксидов железа (γ-Fe2O3 и Fe3O4) являются магнетиками, что может позволить использовать постоянный магнит для извлечения отработанного сорбента из водной среды. Следует также отметить, что наночастицы железа были идентифицированы во всех синтезированных образцах. Однако в образцах GO/FeNp-9 и GO/FeNp-18 они распределены более равномерно, и практически не образуют крупных агломератов (рис. 1), при том что в образце GO/FeNp-36 присутствуют частицы большего размера, и также возможно идентифицировать микрометровые агломераты, что потенциально связано с высоким содержанием железа (36 мас.%).

Рис. 2.

Полученные методом ПЭМ микрофотографии синтезированных образцов GO/FeNp.

Для анализа содержания кислорода и углерода синтезированные образцы композиционных аэрогелей были исследованы также методом элементного анализа CHNS. Результаты представлены в табл. 1. Как и следовало ожидать, в образцах присутствуют все элементы, характерные для ОГ. Содержание кислорода антибатно по отношению к содержанию железа, которое использовали при синтезе аэрогелей (первая колонка в табл. 1). Соотношение кислорода и углерода О/С в образце GO/FeNp-36, в котором максимальное содержание оксида железа (и, следовательно, потенциально больше кислорода), соответствует восстановленному оксиду графена. Это говорит о высокой степени восстановления ОГ аскорбиновой кислотой, а также частично в процессах сверхкритической сушки. При этом количество углерода закономерно уменьшается с ростом доли железа в структуре материала. Следует также отметить, что азот в небольших концентрациях может появляться в ОГ в ходе восстановления на воздухе [16].

Таблица 1.

Результаты элементного анализа полученных образцов аэрогелей (мас.%)

Образец (Fe) C H N S O
GO/FeNp-9 76.49 1.091 0.17 0 –
GO/FeNp-18 62.77 1.008 0.30 0 –
GO/FeNp-36 46.42 1.013 0.26 0.249 19.023

Синтезированные образцы композиционных аэрогелей GO/FeNp были проанализированы методом ИК-фурье-спектроскопии. Результаты представлены на рис. 3.

Рис. 3.

Инфракрасные спектры синтезированных образцов GO/FeNp c различным содержанием железа (а): 1 – GO/FeNp-9, 2 – GO/FeNp-18, 3 – GO/FeNp-36; выделение области спектра (б).

Все спектры соответствуют хорошо восстановленному ОГ [17–19]. На спектрах отсутствуют острые пики, соответствующие кислородсодержащим функциональным группам, что подтверждает эффективное восстановление ОГ при синтезе аэрогелей. Полоса поглощения при ≈1580–1550 см–1 обусловлена графеновыми доменами, что подтверждает преобладание С=С связей и формирование sp2-структуры частично восстановленного оксида графена [20]. Пик в области 1160 см–1 характерен для колебаний С–Н связей в структуре графена [21]. На спектре образца GO/FeNP-36 в области 570–530 см–1 (рис. 3, красная кривая) идентифицируется пик, обусловленный валентными колебаниями связей Fe–O [22]. Следует отметить, что в образцах с меньшим содержанием железа его не удалось идентифицировать, что также подтверждает факт увеличения содержания железа в структуре материала.

Наклонный фон спектров возможно связан с высокой электронной проводимостью изучаемых образцов. Наклонный фон возникает при восстановлении ОГ или при формировании композита ОГ с высокопроводящими частицами многослойного графена [23].

Магнитные измерения

Результаты измерения зависимости намагниченности σ исследуемых образцов от напряженности магнитного поля H представлены на рис. 4 и в табл. 2. Все исследованные образцы показали характерную зависимость σ(H) с хорошо разрешенной петлей гистерезиса. Очевидно, что такие параметры, как удельная намагниченность и коэрцитивная сила, растут с увеличением содержания железа в образце, CFe. Однако зависимости σs(CFe) и Hc(CFe) не являются линейными. Возможно, это связано с тем, что не все железо в структуре синтезированных аэрогелей присутствует в магнитоактивных формах, что было ранее показано в работе [5]. Тем не менее полученные данные указывают на то, что извлечение сорбента из воды с использованием постоянного магнитного поля наиболее эффективно будет проходить именно в случае образца с максимальным содержанием железа. При этом полученные значения удельной намагниченности для образца GO/FeNp-36 значительно выше, чем приведенные в работе [24], и они сопоставимы с данными, полученными в работе [25] для схожих по составу материалов. Значения удельной намагниченности, полученные для GO/FeNp-9 и GO/FeNp-18, говорят об их суперпарамагнитной природе. Возможно, это связано с наноразмерным состоянием частиц оксидов железа, что подтверждают микрофотографии, полученные методом ПЭМ (рис. 2).

Рис. 4.

Зависимость удельной намагниченности σ исследуемых образцов с различным содержанием Fe от напряженности магнитного поля H: 1 – GO/FeNp-9, 2 – GO/FeNp-18, 3 – GO/FeNp-36.

Таблица 2.  

Магнитные свойства исследованных образцов

Образец σs, эме/г σr, эме/г Hc, Э
GO/FeNp-9 1.51 0.16 25.6
GO/FeNp-18 1.93 0.26 54.3
GO/FeNp-36 29.3 6.5 135

Примечание: σs – удельная намагниченность насыщения, σr – остаточная намагниченность насыщения, Hc – коэрцитивная напряженность намагниченного поля.

Аналогичные данные были получены в работе [26], где наноразмерные частицы железа характеризуются суперпарамагнитными свойствами, в то время как более крупные агломераты того же состава проявляют истинный ферромагнетизм. Полученные данные позволяют сделать вывод, что синтезированный тип магнитного аэрогеля может быть эффективно использован в процессах очистки водных сред из открытых водоемов с последующим его извлечением с помощью постоянного магнита.

Интересные данные получены с использованием РФЭС-анализа (рис. 5). Анализ формы спектра Fe2p (рис. 5б) показал, что железо в структуре синтезированного аэрогеля присутствует в двух степенях окисления (Fe2+ и Fe3+).

Рис. 5.

Обзорный РФЭС-спектр (а) и спектры Fe2p3/2 (б) и C1s (в) образца GO/FeNp-36.

С учетом этих результатов можно предположить, что состав частиц оксида железа в исследуемом образце, помимо идентифицированной методом ПЭМ формы γ-Fe2O3, может также соответствовать двойному оксиду железа Fe3O4. Анализ формы пика C1s (рис. 5в) указывает на то, что число атомов углерода, имеющих связь с атомами кислорода, не превышает 15% (суммарная интенсивность пиков, характерных для различных форм соединений углерод–кислород значительно ниже, чем интенсивность пика С–С/С=С). Видно, что оценка на основе анализа формы линии превышает таковую, сделанную на основе измерения интегральных интенсивностей линий O1s и C1s. Это связано с тем, что форму линии C1s со стороны более высоких энергий связи, помимо атомов углерода, связанных с кислородом, определяют также потери, обусловленные возбуждением плазмонов и межзонными переходами.

Рис. 6.

Сорбционные характеристики синтезированных аэрогелей GO/FeNp с различным содержанием железа.

Таким образом, наличие наночастиц оксидов железа в структуре материала подтверждается всеми используемыми экспериментальными методами. А удельная намагниченность нелинейно зависит от концентрации железа в структуре синтезированных аэрогелей.

Анализ сорбционных свойств

Синтезированные партии аэрогелей были исследованы на адсорбционную способность при извлечении тяжелых и редкоземельных элементов из раствора сложного состава. Результаты представлены на рис. 6.

Анализ экспериментальных данных позволяет сделать несколько выводов. Во-первых, все типы синтезированных композиционных аэрогелей могут быть успешно использованы для селективной адсорбции редкоземельных элементов из растворов сложного состава. При этом очевидно, что образец GO/FeNp-18 показывает наилучшие сорбционные свойства практически для всех извлекаемых компонентов. Увеличение содержания железа в структуре материала с 9 до 18 мас.% приводит к росту сорбционных характеристик. Предположительно, наночастицы железа могут препятствовать агломерации графеновых слоев, способствуя образованию дополнительной свободной поверхности и, как следствие, увеличивая степень извлечения целевых компонентов из водных растворов. Однако дальнейшее увеличение концентрации железа (GO/FeNp-36) негативно влияет на его сорбционные свойства, которые значительно (в среднем на 10–20%) снижаются по сравнению с GO/FeNp-18. Возможно, бóльшая концентрация железа способствует агломерации наноразмерных частиц (что подтверждается полученными микрофотографиями, представленными на рис. 1), которые в избыточном количестве осаждаются на поверхности ОГ, уменьшая доступную поверхность для адсорбции целевых компонентов, что негативно сказывается на адсорбционной емкости (рис. 6). При этом образец GO/FeNp-36 показывает наибольшую удельную намагниченность, что может быть использовано для извлечения адсорбента под действием постоянного магнита (например, при очистке открытых водоемов и ликвидации локальных разливов загрязняющих веществ). При этом для всех исследуемых материалов степень извлечения щелочных и щелочноземельных элементов не превышала 10–15%.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование магнитных адсорбентов для очистки воды является перспективной технологией, особенно с экономической точки зрения. Действительно, насыщенные адсорбатом материалы, которые используются для очистки, например, открытых водоемов, необходимо эффективно извлекать из воды и перерабатывать с целью повторного использования или утилизации. Как правило, в лабораторных условиях процесс извлечения сорбента включает в себя такие энерго- и времязатратные процедуры, как фильтрация и/или центрифугирование. При этом многие углеродсодержащие материалы, такие как ОГ, используемые при создании новых типов композиционных сорбционных материалов для очистки воды, вследствие своей гидрофильности и наноразмерной структуры, могут образовывать устойчивые коллоидные дисперсии в водных растворах, которые достаточно сложно отфильтровать или осадить центрифугированием.

Один из способов решения этой проблемы заключается в том, чтобы жестко скрепить магнитные частицы с матрицей ОГ, что позволит полноценно извлекать адсорбент из воды путем приложения внешнего магнитного поля. Такой подход к решению этой проблемы ранее уже был продемонстрирован в ряде работ. Например, в работах [27, 28] было показано, что между диспергированными слоями ОГ и такими магнитными частицами, как оксид железа или феррит MnFe2O4 может существовать сильное кулоновское притяжение.

В настоящей работе изучены физико-химические и сорбционные свойства композиционных аэрогелей на основе оксида графена, который был модифицирован наночастицами оксидов железа. Процедура синтеза такого аэрогеля предполагает формирование комплексов оксида железа, которые, как показано в настоящей работе, могут быть инкапсулированы внутри углеродной матрицы. Магнитные свойства полученных аэрогелей возможно регулировать путем изменения концентрации железа в составе исходной смеси. При малых концентрациях железа (9 и 18 мас.%) образующиеся агрегаты представлены в основном суперпарамагнитными частицами, которые достаточно проблематично извлекать из воды с помощью внешнего магнитного поля (при высокой степени насыщения и/или адсорбции вязких высокомолекулярных жидкостей). Как было установлено, увеличение концентрации железа приводит к увеличению размеров агрегатов оксидов железа, что сопровождается ростом удельной намагниченности и коэрцитивной силы аэрогеля. Такие аэрогели обладают ферромагнитными свойствами и уже могут быть легко извлечены из воды с помощью внешнего магнитного поля. При этом важно отметить, что максимальной сорбционной емкостью обладают аэрогели с относительно небольшой долей магнитных наночастиц оксидов железа. Именно поэтому очевидно, что создание высокоэффективного сорбционного материала на основе ОГ, декорированного наночастицами железа – это поиск компромиссного решения, требующего оптимального сочетания сорбционных и магнитных свойств получаемых материалов.

Авторы выражают благодарность Российскому научному фонду за поддержку исследований в области синтеза материалов и исследований их структурных и сорбционных свойств (проект № 21-79-00152; https://rscf.ru/project/21-79-00152/). Также мы выражаем благодарность Министерству науки и высшего образования Российской Федерации за поддержку исследований, направленных на изучение магнитных свойств синтезированных материалов (тема № AAAA-A19-119032690060-9 и AAAA A19-119061890019-5).

Список литературы

  1. Häder D.-P., Banaszak A.T., Villafañe V.E. et al. // Sci. Total Environ. 2020. V. 713. P. 136586; https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.136586

  2. Thompson L.A., Darwish W.S. // J. Toxicol. 2019. V. 2019. P. 2345283; https://doi.org/10.1155/2019/2345283

  3. Boretti A., Rosa L. // npj Clean Water. 2019. V. 2. P. 15; https://doi.org/10.1038/s41545-019-0039-9

  4. Конькова Т.В., Гордиенко М.Г., Меньшутина Н.В. и др. // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2017. Т. 12. № 3. С. 32.

  5. Ali I., Neskoromnaya E.A., Melezhik A.V. et al. J. Porous. Mater. 2022. V. 29. P. 545; https://doi.org/10.1007/s10934-021-01175-0

  6. Liu H., Qiu H. // Chem. Eng. J. 2020. V. 393. P. 124 691; https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124691

  7. Вальчук Н.А., Бровко О.С., Паламарчук И.А. и др. // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2018. Т. 13. № 3. С. 83; https://doi.org/10.34984/SCFTP.2018.13.3.009

  8. Zhang X., Zhou J., Zheng Y., Wei H., Su Z. // Chem. Eng. J. 2021. V. 420. Part 1. P. 129700; https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.129700

  9. Neskoromnaya E.A., Burakov A.E., Melezhik A.V. et al. // Inorg. Mater. Appl. Res. 2020. V. 11. № 2. P. 467; https://doi.org/10.1134/S2075113320020264

  10. Guo H., Jiao T., Zhang Q. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2015. V. 10. P. 272; https://doi.org/10.1186/s11671-015-0931-2

  11. Huong P., Tu N., Lan H. et al. // RSC Adv. 2018. Issue 22. P. 12 376; https://doi.org/10.1039/C8RA00270C

  12. Wang S., Ning H., Hu N. et al. // Composites, Part B. 2019. V. 163. P. 716; https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.140

  13. Abd-Elhamid A.I., Kamoun E.A., El-Shanshory A.A. // Mol. Liq. 2019. V. 279. P. 530; https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.01.162

  14. Губин С.П., Буслаева Е.Ю. // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2009. Т. 4. № 4. С. 73.

  15. Neskoromnaya E.A., Khamizov R.K., Melezhyk A.V. et al. // Colloids Surf., A. 2022. V. 655. P. 130224; https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.130224

  16. Shul’ga Yu.M., Kabachkov E.N. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2019. V. 93(2). P. 296; https://doi.org/10.1134/S0036024419010278

  17. Thakur A., Kumar S., Rangra V.S. // Proc. AIP Conf. 2015. V. 1661. P. 080032; https://doi.org/10.1063/1.4915423

  18. Khandare L., Late D.J. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 418. Part A. P. 2; https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.11.199

  19. Khamboonrueang D. et al. // Mater. Res. Bull. 2018. V. 107. P. 236.

  20. Paganin V.A., Ticianelli E.A., Gonzalez E.R. // J. Appl. Elecrochem. 1996. V. 26. P. 297.

  21. Lv P., Tang X., Zheng R. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2017. V. 12. P. 630; https://doi.org/10.1186/s11671-017-2395-z

  22. Aliahmad M., Nasiri Moghaddam N. // Mater. Sci-Pol. 2013. V. 31. № 264; https://doi.org/10.2478/s13536-012-0100-6

  23. Shulga Y.M., Melezhik A.V., Kabachkov E.N. et al. // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2019. V. 125. P. 460.

  24. Ravi T., Sundararaman S. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2021. V. 15. P. 462; https://doi.org/10.1134/S1990793121030295

  25. Lei Y., Chen F., Luo Y. et al. // J. Mater. Sci. 2014. V. 49. P. 4236; https://doi.org/10.1007/s10853-014-8118-2

  26. Chen W., Li S., Chen C., Yan L. // Adv. Mater. 2011. V. 23. Issue 47. P. 5679; https://doi.org/10.1002/adma.201102838

  27. Wang T., Zhang L., Wang H. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2013. V. 5. № 23. P. 12449; https://doi.org/10.1021/am403533v

  28. Kumar S., Nair R.R., Pillai P.B. et al. Ibid. 2014. V. 6. № 20. P. 17426; https://doi.org/10.1021/am504826q

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал