Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия
Все статьи: 655
Синтез, структура и свойства Zn0,3Ni0,7-xCoxFe2O4 (x = 0-0,6) феррита
Статья научная
Резюме: Ni-Zn ферриты со структурой шпинели уже на протяжении многих лет активно используют в качестве разнообразных компонент для радиочастотных устройств. Проведен анализ современной научной литературы в результате чего был определен легирующий элемент, который будет менять комплекс физико-химических свойств исходной матрицы Ni-Zn феррита. В работе представлены результаты исследования феррита с общей формулой Zn0,3Ni0,7-xCoxFe2O4, где x принимает значения от 0 до 0,6 с шагом 0,2. Помимо легирующего элемента на свойства исследуемых образцов влияет подбор метода получения материала, а также температурно-временной режим синтеза. Исследуемые образцы были получены методом твердофазного синтеза в трубчатой печи с карбидокремниевыми нагревателями при температуре спекания 1150 °С в течение 5 часов изотермической выдержки. Задача этого исследования состоит в том, чтобы получить новые составы никель-цинкового феррита с допированием кобальтом по уже известной технологии для более широкого концентрационного диапазона, а также в исследовании их свойств. Проведен анализ химического состава на сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM 7001F, оборудованном рентгено-дисперсионным спектрометром Oxford INCA X-max 80 для определения фактической брутто-формулы спеченных образцов, результаты которого хорошо согласуются с теоретическими заданными формулами. В результате рентгенофазового анализа (Rigaku Ultima IV) установили, что все исследуемые образцы монофазные и обладают структурой шпинели с Fd-3m пространственной группой. Параметры элементарной ячейки монотонно возрастают при увеличении концентрации кобальта x(Co) (от 8,3643(4) Å до 8,3983(4) Å). В результате исследования кривых ДСК (Netzsch, STA 449 F1 Jupiter) выяснили, что частичное замещение ионов Ni и Zn ионами кобальта приводит к снижению температуры Кюри (от 341 °С до 419 °С). Так как детали из ферритов используют в различных температурных условиях, такое легирование дает возможность эффективно управлять диапазоном рабочих температур материала.
Бесплатно
Статья научная
Осуществлены синтезы 1-аллил-2-пиридона аллилированием 2-пиридона, гидролизом бромида 1-аллил-2-аминопиридиния и иодида 1-аллил-2-бромпиридиния, однореакторными синтезами из 2-аминопиридина и из иодида 1-аллипиридиния.
Бесплатно
Статья научная
Осуществлены синтезы 1-винил-2-пиридона винилированием 2-пиридона ацетиленом, реакцией 2-пиридона с 1,2-дигалогенэтаном, окислением бромида 1-(2-бромэтил)пиридиния.
Бесплатно
Совместное кинетическое определение фосфатов и силикатов в виде ванадомолибденовых гетерополикислот
Статья научная
Скорости развития окраски окисленных форм ванадомолибденовых гетерополикислот кремния и фосфора различаются достаточно, чтобы вести определение их смеси кинетическим методом без разделения: при 0,0010-0,0035 M H2SO4 фосфат не мешает определению силиката; при 0,2-0,5 М H2SO4 - наоборот Градуировочные графики линейны при 1,1-14,0 мкг/мл Р и 1,4-14,0 мкг/мл Si. Относительная погрешность определения составила соответственно 1 и 4 % при сходимости около 1 %. Найдены факторы селективности ряда катионов и анионов, содержащихся в питьевой воде. Метод был применен к кинетическому определению фосфатов и силикатов в водопроводной воде.
Бесплатно
Созревание Оствальда как механизм иерархической структурной эволюции фосфата титана
Статья научная
Контроль роста нано- и микроструктур оксидных материалов металлов становится все более актуальным, поскольку позволяет тонко регулировать их функциональные свойства. Поэтому в области материаловедения активно разрабатывается множество методов направленного синтеза субстратов с развитой морфологией, высокой степенью кристалличности и значительной удельной поверхностью. Несмотря на значительные успехи в этой области, необходимо отметить отсутствие единого методологического подхода и, как следствие, целостного представления о структурообразовании сложных и иерархически-структурированных материалов. Фосфаты титана (TiP) – обширная группа материалов, состоящих из распространенных элементов, которые представляют собой универсальную платформу для создания материалов с регулируемой морфологией и элементным составом. Благодаря простоте синтеза и модификации на их основе получены различные сорбенты, катализаторы, электроды для накопителей энергии и полимерные добавки. Формирование иерархических структур на основе фосфатов титана, существенно превосходящих по сложности регулярные микро- и наноструктурированные, позволило получить субстраты со значительным приростом функциональности. Несмотря на перспективность исследований в этом направлении, вопросам управления механизмом формирования иерархической структуры TiP в научной литературе уделено мало внимания. В данной работе проведён анализ влияния основных термодинамических параметров гидротермальной обработки на формирование микросферического фосфата титана. Установлено, что размер микросфер TiP изменяется в соответствии с механизмом оствальдовского созревания при полном сохранении иерархической структуры. Наблюдаемые отклонения от этого механизма при высоких концентрациях фосфорной кислоты объяснены с учётом активной роли фосфат-анионов в росте микросфер. Также рассмотрены особенности изменения морфологии составляющих микросферы структурных элементов в более жёстких условиях длительной гидротермальной обработки.
Бесплатно
Статья научная
Взаимодействием эквимолярных количеств пента( пара -толил)сурьмы и 4-нитробензальдоксима в бензоле получен и структурно охарактеризован сольват p -Tol4SbON=CHC6H4(NO2-4)∙PhH (1). По данным рентгеноструктурного анализа, проведенного при 293 К на автоматическом четырехкружном дифрактометре D8 Quest Bruker (двухкоординатный CCD - детектор, Мо К α-излучение, λ = 0,71073 Å, графитовый монохроматор) кристалла 1 [C41H39N2O3Sb, M 729,49; сингония моноклинная P 21/ n , группа симметрии Р 21/ n ; параметры ячейки: a = 10,332(4), b = 34,482(16), c = 10,631(6) Å; β = 100,172(13) град.; V = 3728(3) Å3; размер кристалла 0,5×0,45×0,26 мм; интервалы индексов отражений -14 ≤ h ≤ 13, -49 ≤ k ≤ 49, -15 ≤ l ≤ 15; всего отражений 116265; независимых отражений 11360; Rint 0,0479; GOOF 1,250; R 1 = 0,0585, wR 2 = 0,1089; остаточная электронная плотность 1,14/-2,74 e/Å3], атомы сурьмы имеют искаженную тригонально-бипирамидальную координацию с атомами углерода и кислорода в аксиальных положениях (угол СSbO 175,63(11)°). Расстояние Sb-O составляет 2,151(2) Å), длины связей Sb-C изменяются в узком интервале значений (2,115(4)-2,193(3) Å). Структурная организация в кристалле 1 обусловлена слабыми межмолекулярными контактами типа О···Н 2,47-2,68 Å. Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов для структуры 1 депонированы в Кембриджском банке структурных данных (№ 2126491; deposit@ccdc.cam.ac.uk; https://www.ccdc.cam.ac.uk).
Бесплатно
Краткое сообщение
Исследована природа сорбционного взаимодействия гранулированного сорбента с активными наноцентрами и растворов тяжёлых металлов. Установлено, что сорбционный процесс реализуется путём реакционной диффузии и обменных топохимических реакций на активных наноцентрах, а также совместного соосаждения катионов тяжёлых металлов и гидроалюминатов кальция.
Бесплатно
Сорбционная очистка загрязненных технологических жидкостей с применением природных цеолитов
Статья научная
Исследована очистка отработанных противообледенительных жидкостей сорбцией на цеолитах. Определены оптимальные параметры процессов очистки. Показана возможность использования природных цеолитов для утилизации противообледенительных жидкостей с получением водных растворов гликолей.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы процессы сорбции ионов железа (III) и кремния из модельного раствора с применением сорбента - нановолокнистого оксигидроксида алюминия, полученного методом окисления порошка алюминия водой при постоянной температуре в диапазоне от 60 до 75 °С, с удельной поверхностью 196,16 м2/г, диаметром пор от 2 до 15 нм и длиной до 1 мкм. Порошок алюминия получен методом электрического взрыва проводника в аргоне. Изучены процессы сорбции ионов железа и кремния из модельного раствора, содержащего ионы железа (III), кремний и органические вещества гумусового происхождения на оксигидроксиде алюминия и активированном угле. Установлено, что степень извлечения ионов железа и кремния составила 82 % и 41 % соответственно для сорбента оксигидроксида алюминия при исходной концентрации железа 6,7 мг/л и кремния 25,6 мг/л. Для активированного угля - это 25 и 9 % при одной и той же массе навески сорбента. Время сорбции составило 4 часа. Значение максимальной сорбционной емкости оксигидроксида алюминия по отношению к ионам железа составило 10 мг/г, к ионам кремния 38 мг/г из модельного раствора. Полученный нановолокнистый оксигидроксид алюминия можно использовать на стадии доочистки для удаления железа, связанного с кремнийорганическими соединениями из подземных вод, в которых содержание железа в коллоидном состоянии не превышает 2 мг/л, при содержании кремния не выше 12,4 мг/л и органических веществ до 6,2 мг/л.
Бесплатно
Статья научная
Исследован процесс сорбции ионов кремния из раствора силиката натрия двумя сорбентами. Первый сорбент с удельной поверхностью 219 м2/г получен методом модификации оксигидроксида алюминия ионами марганца в растворе сульфата марганца с концентрацией ионов марганца 0,4 масс. %. Второй сорбент с удельной поверхностью 204 м2/г получен путем модификации оксигидроксида алюминия ионами меди (II) в растворе сульфата меди с концентрацией 0,4 масс. %. Процесс модифицирования проводили одновременно с реакций термогидролиза образования нановолокнистого оксигидроксида алюминия при температуре 60 °С. Определено, что увеличение концентрации ионов меди в растворе приводит к увеличению доли непрореагировавшего металлического алюминия и образованию восстановленной металлической меди. Установлено, что степень извлечения ионов кремния составила 50 % для первого сорбента и 44 % для второго при исходной концентрации ионов кремния в растворе 25 мг/л. Показано, что модификация оксигидроксида алюминия ионами марганца и ионами меди (II) увеличивает степень извлечения ионов кремния на 10 и 3 % соответственно по сравнению с немодифицированным сорбентом. Значение максимальной сорбционной емкости по отношению к ионам кремния для первого сорбента составило 44 мг/г, для второго - 39 мг/г. Исследования на подземной воде показали, что модифицированный ионами марганца сорбент является более эффективным, чем сорбент, модифицированный ионами меди (II), на стадии доочистки. Использование первого сорбента приводит к снижению концентрации ионов кремния с 16,2 до 7,9 мг/л, железа с 4,6 до 0,9 мг/л.
Бесплатно
Статья научная
Исследованы процессы сорбции ионов тяжелых металлов - меди и цинка, с применением природного цеолита, модифицированного многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ) с функционализированной полярными группами (карбоксильными, карбонильными, гидроксильными) поверхностью при ультразвуковом воздействии. Наиболее результативным является функционализация поверхности углеродных нанотрубок карбонильными группами (МУНТ-СООН) при обработке нативных МУНТ смесью концентрированных серной и азотной кислот. На поверхности нанотрубок прививаются также карбонильные и гидроксильные группы. Изучены процессы адсорбции ионов цинка и меди из растворов на исходном и модифицированном цеолите. Для интенсификации процессов сорбции наиболее эффективно применение ультразвуковой обработки. При этом снимаются диффузионные ограничения в адсорбционном слое, происходит выравнивание концентрации при перемешивании жидкости. Была изучена зависимость степени извлечения ионов цинка и меди от содержания МУНТ-СООН в цеолите. При оптимальной концентрации 0,1 мас. % МУНТ-СООН степень извлечения для цинка 97,8 %, для меди - 96,4 %. Дальнейшее увеличение концентрации нанотрубок в цеолите незначительно увеличивает степень извлечения. Оптимальное время ультразвуковой обработки составило 100 с. В этих же условиях при использовании немодифицированного цеолита степень извлечения ионов цинка и меди составила 72,4 и 68,3 % соответственно. Без воздействия ультразвука близкие по степени извлечения результаты могут быть получены при обработке растворов солей цинка и меди цеолитом в течение 2-4 ч. При различных концентрациях катионов цинка и меди в растворе построены изотермы адсорбции и определены основные параметры процессов. Модифицирование цеолита углеродными нанотрубками увеличивает степень извлечения на 20-25 %, сорбционную емкость по цинку - в 3 раза, по меди - в 3,5 раза. При модифицировании с применением ультразвукового воздействия удельная поверхность сорбента увеличивается в 2,3 раза. Отработанный цеолит может быть регенерирован обработкой кислотами не менее 6 циклов с уменьшением степени извлечения до 25 %. Предложена схема получения и сорбционной очистки с применением модифицированного нанотрубками цеолита.
Бесплатно
Статья обзорная
Представлены сорбционные свойства индивидуальных и смешанных цирконо- и силикагелей, полученных золь-гель методом при разных рН синтеза. Смешанные гели синтезированы с различным порядком ввода гелеобразующих компонентов в маточный раствор. Сорбционные свойства полученных образцов изучены по отношению к ионам кальция и иттрия. Смешанные гели оксигидрата циркония и кремниевой кислоты обладают на порядок более высокой сорбционной ёмкостью, по сравнению с индивидуальными силикагелями и цирконогелями.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты исследования сорбционных свойств оксигидратов циркония, полученных в присутствии неионогенного смачивателя ОП-10, по отношению к ионам иттрия (III). Синтез образцов осуществлён при pH 7, 8 и 9 и концентрациях ОП-10, соответствующих молекулярным растворам ПАВ, образованию сферических и цилиндрических мицелл. Установлено, что при концентрации ПАВ, соответствующей молекулярным растворам и сферическим мицеллам, образование цирконогелей, обладающих максимальными сорбционными свойствами по отношению к ионам иттрия, наблюдается при pH 8. На образцах, полученных в этих условиях, наблюдается более чем десятикратный рост сорбируемости ионов иттрия, по сравнению с сорбцией на оксигидратах циркония, синтезированных без ПАВ.
Бесплатно
Сорбция комплексов титана с органическими кислотами на оксиде титана (IV)
Статья научная
Нанокристаллический диоксид титана, по причине его эффективности, невысокой стоимости, нетоксичности, фото- и термической стабильности, является наиболее изученным полупроводниковым оксидным материалом, нашедшим применение в солнечных элементах Гретцеля, в качестве компонента керамических, композиционных, каталитических и сорбционных материалов. Эффективность нанокристаллического диоксида титана определяется множеством факторов, многие из которых контролируются методами нанотехнологии: размер частиц, кристалличность, фазовый состав, морфология и состав поверхности. Задача исследователей отследить, изучить, понять и в пределе превратить в манипулируемый инструмент контроля каждый из озвученных параметров. В этой работе мы рассматриваем сорбцию трёх различных органических комплексов на родственной фазе - оксиде титана в виде наночастиц. Сорбция комплексов рассматривается как контролируемый прирост фазы оксида и может быть в перспективе использована в качестве метода модификации поверхности. Описывается метод получения двух комплексов титана с органическими кислотами, один из которых - комплекс с фенилгликолевой кислотой - получен впервые. Сравнение физико-химических параметров сорбции органических комплексов титана показал, что абсолютные значения энергии Гиббса сорбции комплексов являются довольно низкими. Показано также, что самым высоким сродством обладает комплекс с лимонной кислотой, а наличие ароматической компоненты в органической кислоте почти вдвое увеличивает предельную концентрацию комплекса на поверхности сорбента.
Бесплатно
Сорбция органических красителей слоистым двойным гидроксидом магния и алюминия
Статья научная
Методами рентгенофазового анализа, спектрофотомерии, инфракрасной спектроскопии исследована сорбция органических красителей на примере метиленового оранжевого (МО) и метиленового синего (МС) слоистым двойным гидроксидом (СДГ) магния и алюминия с удельной поверхностью ~ 200 м2/г, полученного методом низкого насыщения. Показано, что сорбционная емкость слоистого двойного гидроксида в случае раствора метиленового оранжевого достигает 82 %, а для раствора метиленового синего - 15 %. Экспериментально установлено, что сорбция красителей не приводит к структурным изменениям СДГ, о чем свидетельствует отсутствие каких-либо значимых изменений в рентгеновской дифракционной картине образцов до и после сорбции. Сделано предположение о том, что сорбция красителей происходит на поверхности образца (физическая сорбция). В пользу физической сорбции свидетельствует большая удельная поверхность слоистого двойного гидроксида. Анализируются возможные причины различной сорбционной емкости для растворов МО и МС.
Бесплатно
Состав и обменная емкость коллоидного оксигидрата железа (III) при гидролизе и экстракции
Статья научная
Предложены модели функции образования золя оксигидрата железа в хлоридных системах, основанные на использовании уравнений произведения растворимости и изотермы ионного обмена, а также уравнения адсорбции Ланге-Берга. Найденная при моделировании обменная емкость золя объясняет существование водных коллоидов состава Fe(OH)2,75(An)0,25 и органозоля Fe(OH)2,75Х1/6Cl1/12. Показано, что обменная емкость золя определяется конфигурацией активных центров на поверхности мицеллы.
Бесплатно
Спектроскопическое исследование модельных матричных боросиликатных стекол
Статья научная
В рамках направления развития способов безопасной иммобилизации высокоактивных радиоактивных отходов выполнены синтез и исследование структуры Na-Cs и Na-Rb алюмоборосиликатных модельных стекол с добавками кальция, стронция и бария при фиксированном соотношении доли катионов-модификаторов и катионов-сеткообразователей. Методами колебательной спектроскопии установлено высокая степень полимеризации и значительное подобие анионной структуры всех синтезированных стекол. Показано, что при увеличении доли крупных щелочных катионов в общем содержании катионов-модификаторов происходит изменение распределения модифицирующих катионов между силикатными и боратными структурными единицами. Наблюдаемая высокая структурная однородность и подобие анионной структуры при различном сочетании и содержании щелочных и щелочноземельных катионов указывает на перспективность использование стекол данных составов в качестве стеклянной фритты при синтезе боросиликатных матричных материалов для захоронения высокоактивных радиоактивных отходов.
Бесплатно
Спектрофотометрическое определение витаминов В1, В6, В12 в лекарственных препаратах
Статья научная
Предложена методика спектрофотометрического определения витаминов В1, В6 и В12 в лекарственных препаратах. Методика не требует сложной пробоподготовки и может быть использована для экспрессанализа твердых и жидких лекарственных препаратов. Она позволяет одновременно определять содержание каждого из указанных витаминов при совместном присутствии без предварительного разделения в широком интервале концентраций (выше 2∙10–5 моль/л) с погрешностью менее 10 %. Сущность методики заключается в переводе определяемых компонентов в 0,1 моль/л HCl и обработке спектров поглощения полученных растворов методом множественной линейной регрессии. Для определения низких содержаний В12 предложено использовать предварительное гомофазное концентрирование. Методика использована для определения витаминов В1, В6 и В12 в препаратах Мильгамма, Комбилипен и Пентовит.
Бесплатно
Статья научная
Взаимодействием хлорида тетра(пара-толил)стибония p-Tol4SbCl (1) с бензолсульфоновой кислотой в воде синтезирован бензолсульфонат тетра(пара-толил)стибония p-Tol4SbOSO2Ph (2). Строение соединений 1, 2 установлено методом рентгеноструктурного анализа (РСА). По данным РСА, хлорид тетра(пара-толил)стибония p-Tol4SbCl (1) [C28H28ClSb, M = 521,70; моноклинная сингония, пр. гр. P21/n; параметры ячейки: a = 9,786(3) Å, b = 23,168(8) Å, c = 12,026(5) Å; a = 90,00°, β = 113,689(16)°, g = 90,00°, V = 2496,6(16) Å3, Z = 4; r(выч.) = 1,388 г/см3; m = 1,224 мм-1; F(000) = 1056,0; обл. сбора по 2q: 6,44-56,72°; -13 ≤ h ≤ 13, -30 ≤ k ≤ 30, -15 ≤ l ≤ 15; всего отражений 59454; независимых отражений 6189 (Rint = 0,0394); GOOF = 1,055; R-фактор 2,72 %] имеет молекулярное строение с искаженной тригонально-бипирамидальной координацией атома сурьмы (углы CSbC варьируются в пределах 96,12(8)-124,83(8)°, аксиальный угол CSbCl составляет 174,91(6)°, расстояния Sb-C и Sb-Cl составляют 2,107(2)-2,170(2) и 2,7230(13) Å). Аналогичное строение имеет бензолсульфонат тетра(пара-толил)стибония p-Tol4SbOSO2Ph (2) [C34H33O3SSb, M = 643,1; ромбическая сингония, пр. гр. Pbca; параметры ячейки: a = 9,923(8) Å, b = 18,923(16) Å, c = 32,72(3) Å; a = 90,00°, β = 90,00°, g = 90,00°, V = 6146(9) Å3, Z = 8; r(выч.) = 1,391 г/см3; m = 0,997 мм-1; F(000) = 2624,0; обл. сбора по 2q: 5,954-56,644°; -8 ≤ h ≤ 12, -25 ≤ k ≤ 25, -43 ≤ l ≤ 43; всего отражений 73682; независимых отражений 7553 (Rint = 0,0589); GOOF = 1,076; R-фактор 4,93 %, углы CSbC варьируются в пределах 97,72(14)-118,77(15)°, аксиальный угол CSbO составляет 176,44(13)°, расстояния Sb-C и Sb-O составляют 2,105(4)-2,150(4) и 2,409(3) Å]. Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов соединений 1 и 2 депонированы в Кембриджском банке структурных данных (CCDC 2167562 и 2126493; deposit@ccdc.cam.ac.uk; http://www.ccdc.cam.ac.uk).
Бесплатно
Статья научная
Взаимодействием хлоридов цианометил- и ацетонилтрифенилфосфония с азотной кислотой синтезированы комплексы фосфора [Ph3PCH2CN]NO3 (1) и [Ph3PCH2C(O)Me]NO3 (2) соответственно. Полученные соединения охарактеризованы методом ИК-спектроскопии. Строение соединения 1 установлено методом рентгеноструктурного анализа (РСА). По данным РСА, нитрат цианометилтрифенилфосфония (1) [C20H17N2O3P, M = 364,33; моноклинная сингония, пр. гр. P 21/ n ; параметры ячейки: a = 8,261(9) Å, b = 23,05(2) Å, c = 10,628(10) Å; a = 90,00°, β = 111,32(7)°, g = 90,00°, V = 1886(3) Å3, Z = 4; r(выч.) = 1,283 г/см3; m = 0,167 мм-1; F (000) = 760,0; обл. сбора по 2q: 6,46-56,7°; -11 ≤ h ≤ 11, -30 ≤ k ≤ 30, -14 ≤ l ≤ 14; всего отражений 41975; независимых отражений 4673 ( R int = 0,0607); GOOF = 1,021; R -фактор 4,97 %] имеет ионное строение и состоит из цианометилтрифенилфосфониевого катиона с практически неискаженной тетраэдрической координацией атома фосфора (углы CPC варьируются в пределах 107,17(10)-110,59(11)°; расстояния P-C составляют 1,792(2)-1,820(2) Å) и плоского тригонального нитрат-аниона (сумма углов ONO равна 359,99°). Структурная организация в кристалле 1 обусловлена межионными водородными связями C-H∙∙∙O-NO2 (2,25-2,57 Å), а также слабыми контактами C-H∙∙∙NO3 (2,68 Å). Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов нитрата 1 депонированы в Кембриджском банке структурных данных (CCDC 2155177; deposit@ccdc.cam.ac.uk; http://www.ccdc.cam.ac.uk).
Бесплатно
