Написати автору Колоїдно-хімічний синтез композитних бентоніт - феромагнітних порошків
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp14.01.053
Анотація
В роботі обговорюється колоїдно-хімічний метод синтезу дисперсних композитних стабільних щодо окиснення бентоніт-феромагнітних порошків. Показано, що з цією метою доцільне використання кислотно активованої бентонітової глини з високим вмістом глинистого мінералу - монтморилоніту. Модифікований бентоніт є дещо аморфізованим кремнеземним продуктом, який слугує пористою матрицею для кристалізації гетиту α-FeOOH. Утворення гетиту відбувається на центрах кристалізації - частинках стабілізованого активованим бентонітом феригідриту (Fh) під час осадження розчином амоніаку з колоїдного розчину ферум(ІІІ) гідроксиду FeO(OH)×nH2O. В одержаному композиті частинки гетиту зацементовані в алюмосилікатному каркасі активованої дисперсної глини внаслідок взаємопроникнення структур подвійного шаруватого гідроксиду та активованого бентоніту. Подальша рекристалізація гетиту з утворенням переважно магнетиту і, можливо, маггеміту в структурі активованого бентоніту забезпечується термічним випалюванням композитного порошку гетиту з додаванням порошку металічного заліза. Методами ІЧ-спектроскопії, рентгеноструктурного аналізу, електронної мікроскопії та вивченням магнітних властивостей було показано, що одержаний композитний порошок екологічно чистий, виявляє властивості магнітом’якого матеріалу. Такі порошки є перспективними у використанні як сорбентів для очищення довкілля, а також у біомедичних цілях внаслідок низької токсичності та високого значення намагніченості насичення.
Ключові слова
Повний текст:
Посилання
Fadillah G., Yudha S.P., Sagadevan S., Fatimah Is, Oki M. Magnetic iron oxide/clay nanocomposites for adsorption and catalytic oxidation in water treatment applications. Open Chem. 2020. 18(1): 1148. https://doi.org/10.1515/chem-2020-0159
Moreno R., Poyser S., Meilak D., Meo A., Jenkins S., Lazarov V.K., Vallejo-Fernandez G., Majetich S., Evans R.F.L.The role of faceting and elongation on the magnetic anisotropy of magnetite Fe3O4 nanocrystals. Sci. Rep. 2020. 10(1): 2722. https://doi.org/10.1038/s41598-020-58976-7
Ltaı̈ef S., Casal B., Aranda P., Martı́n-Luengo M.A., Ruiz-Hitzky E. Fe-containing pillared clays as catalysts for phenol hydroxylation. Appl. Clay Sci. 2003. 22(6): 263. https://doi.org/10.1016/S0169-1317(03)00079-6
Pecini E., Avena M. Clay-Magnetite Co-Aggregates for Efficient Magnetic Removal of Organic and Inorganic Pollutants. Minerals. 2021. 11(9): 927. https://doi.org/10.3390/min11090927
Dong W., Ding J., Wang W., Zong L., Xu J., Wang A. Magnetic nano-hybrids adsorbents formulated from acidic leachates of clay minerals. J. Cleaner Prod. 2020. 256: 120383. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120383
Dontsova T., Yanushevska L. Mineral-based magnetic nanocomposite sorbents. Water and Water Purification Technologies. Scientific and Technical News. 2020. 1(26): 26. https://doi.org/10.20535/2218-93002612020199286
Natarajan S., Harini K., Gajula G.P., Sarmento B., Neves-Petersen M.T., Thiagarajan V. Multifunctional magnetic iron oxide nanoparticles: diverse synthetic approaches, surface modifications, cytotoxicity towards biomedical and industrial applications. Review. BMC Mater. 2019. 1: 2. https://doi.org/10.1186/s42833-019-0002-6
Zaitseva M.P. Ph.D (Chem.) Thesis. (Moscow, 2019). [in Russian].
Ghazanfari M.R., Kashefi M., Shams S.F., Jaafari M.R. Perspective of Fe3O4 nanoparticles role in biomedical applications. Biochem. Res. Int. 2016. 2016: 7840161. https://doi.org/10.1155/2016/7840161
Turanskaya S.P., Kaminsky A.N., Kusyak N.V., Turov V.V., Gorbyk P.P. Synthesis, properties and use of magnetically controlled adsorbents. Surface. 2012. 4(19): 266.
Wei Wu, Zhaohui Wu, Taekyung Yu, Changzhong Jiang, Woo-Sik Kim. Recent progress on magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, surface functional strategies and biomedical applications. Sci. Technol. Adv. Mater. 2015. 16(2): 023501. https://doi.org/10.1088/1468-6996/16/2/023501
Gallo-Cordova A., Streitwieser D.A., Puerto Morales M., Ovejero G.J. Magnetic Iron Oxide Colloids for Environmental Applications. In: Colloids - Types, Preparation and Applications. (Aswan University, 2021). EBook. https://doi.org/10.5772/intechopen.95351
Zaytseva M.P., Muradova A.G., Sharapaev A.I., Yurtov E.V., Grebennikov I.S., Savchenko A.G. Fe3O4/SiO2 core shell nanostructures: Preparation and characterization. Russ. J. Inorg. Chem. 2018. 63(12): 1684. https://doi.org/10.1134/S0036023618120239
Grebennikov I.S., Savchenko A.G., Zaytseva M.P., Muradova A.G., Yurtov E.V. Structure and Magnetic Properties of Nanopowders of Iron Oxides and Hybrid Nanopowders of the Core-Shell Type Based on Them. Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2018. 82(9): 1222. https://doi.org/10.3103/S1062873818090125
Makarchuk O.V. Ph.D (Techn.) Thesis. (Kyiv, 2018). [in Ukrainian].
Andreeva O.O. Influence of sedimentation conditions on the formation of industrial deposits of bentonite clay. Oceanographic journal (Problems, methods and means of research of the World Ocean). 2020. 2(13): 80.
Andreeva O.O., Kurylo M. Use of modern classifications of reserves and resources in the assessment of domestic deposits of bentonite clays. Bulletin of Taras Shevchenko Kyiv National University. Geology. 2013. 1: 56.
Dong W., Ding J., Wang W., Zong L., Xu J., Wang A. Magnetic nano-hybrids adsorbents formulated from acidic leachates of clay minerals. J. Cleaner Prod. 2020. 256: 120383. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120383
Munoz O., Escobar-Cerezo J., Guirado D., Moreno F. Light scattering by Martian dust analogues. In: Mars Atmosphere Modelling and Observation. Proc. 16th Int. Workshop (January, Granada, Spain. Project: The Amsterdam-Granada Light Scattering database, 2017).
Pecini E., Avena M. Clay-magnetite co-aggregates for efficient magnetic removal of organic and inorganic pollutants. Minerals. 2021. 11(9): 927. https://doi.org/10.3390/min11090927
Images of Clay. Mineralogical Society. https://www.minersoc.org/images-of-clay.html.
Franco F., Pozo M., Cecilia J.A., Benítez-Guerrero M., Lorente M. Effectiveness of microwave assisted acid treatment on dioctahedral and trioctahedral smectites. The influence of octahedral composition. Appl. Clay Sci. 2016. 120: 70. https://doi.org/10.1016/j.clay.2015.11.021
Horri N., Sanz-Pérez E.S., Arencibia A., Sanz R., Frini-Srasra N., Srasra E. Effect of acid activation on the CO2 adsorption capacity of montmorillonite. Adsorption. 2020. 26: 793. https://doi.org/10.1007/s10450-020-00200-z
Lavrynenko O.M. Ferrihydrite: laboratory synthesis, structure and phase transformations. Mineralogical Journal. 2011. 33(4): 12. [in Ukrainian].
Barakan Sh., Aghazadeh V. Separation and characterisation of montmorillonite from a low-grade natural bentonite: using a non-destructive method. Micro Nano Lett. 2019. 14(6): 688. https://doi.org/10.1049/mnl.2018.5364
Biglari Quchan Atigh Z., Sardari P., Moghiseh E., Lajayer B.A., Hursthouse A.S. Purified montmorillonite as a nano-adsorbent of potentially toxic elements from environment: an overview. Nanotechnol. Environ. Eng. 2021. 6: 12. https://doi.org/10.1007/s41204-021-00106-3
Belachew N., Bekele G. Synergy of Magnetite Intercalated Bentonite for Enhanced Adsorption of Congo Red Dye. Silicon. 2020. 12: 603. https://doi.org/10.1007/s12633-019-00152-2
Majzlan J., Grevel K.-D., Navrotsky A. Thermodynamics of Fe oxides: Part II. Enthalpies of formation and relative stability of goethite (α-FeOOH), lepidocrocite (γ-FeOOH), and maghemite (γ-Fe2O3). Am. Mineral. 2003. 88(6): 855. https://doi.org/10.2138/am-2003-5-614
Majzlan J., Grevel K.-D., Navrotsky A. Thermodynamics of Fe oxides: Part I. Entropy at standard temperature and pressure and heat capacity of goethite (α-FeOOH), lepidocrocite (γ-FeOOH), and maghemite (γ-Fe2O3). Am. Mineral. 2003. 88(5): 846. https://doi.org/10.2138/am-2003-5-613
Shu Z., Wang Sh. Synthesis and Characterization of Magnetic Nanosized Composite Particles. J. Nanomater. 2009. 2009: 340217. https://doi.org/10.1155/2009/340217
Cui H., Ren W., Lin P., Liu Y. Structure control synthesis of iron oxide polymorph nanoparticles through an epoxide precipitation route. J. Exp. Nanosci. 2013. 8(7-8): 869. https://doi.org/10.1080/17458080.2011.616541
Gerasyn V.A., Kurenkov V.V. Joint treatment of bentonites with inorganic polyelectrolytes and cationic pav to facilitate exfoliation of organoclays. Izv. universities Chemistry and chemistry technology. 2019. 62(5): 71. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20196205.5746
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp14.01.053
Copyright (©) 2023 V. A. Bohatyrenko, D. S. Kamenskyh, V. O. Yevdokymenko, O. V. Andreieva, M. O. Olyanovska
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.