Синтез наночастиц феррита никеля анионообменным методом

Авторы отмечают, что различная последовательность добавления растворов к катиониту или же добавление их эквимолярной смеси, не влияла на конечный результат. Как следовало из данных растровой электронной микроскопии, размер частиц образца, прокаленного при 400 °C, не превышает 50 нм, а дальнейшее прокаливание вело к рекристаллизации и формированию частиц округлой формы, диаметром до 100 нм[44].Литература, посвященная анионообменному осаждению, весьма немногочисленна, особенно ограничен круг публикаций последних лет. Причем, восновном в них сообщается о получении золей гидроксидов. В доступной нам литературе не обнаружено примеров синтеза наночастиц феррита никеля анионообменным методом. В статье Павликова А.Ю., Сайковой С.В., Трофимовой Т.В. [45] представлены результаты анионообменного синтеза феррита кобальта (II) с использованием анионита АВ-17-8. Логично предположить, что аналогичным способом могут быть синтезированы наночастицы феррита никеля из раствора смеси солей железа(ΙΙΙ) и никеля (ΙΙ) с помощью сильноосновного анионита АВ-17-8, по реакциям:2R-OH + NiА2 = 2R-А + Ni(ОН)2↓ (1)3R-OH + FeА3 = 3R-А + Fe (ОН)3↓ (2),где A – анион исходной соли (NО3- , ½ SО42-); R-OH, R-А – анионит в –ОН и анионной формах, соответственно.Согласно данных анионит в данном случае служит не только источником ионов-осадителей ОН-, но и поглощает мешающие ионы. В итоге продукт не содержит примесей и не нуждается в многократных операциях промывки и очистки.Полученные прокаливанием при 950 °C образцы, будут представлять собой монофазу феррита никеля.ЗаключениеНаночастицы феррита никеля применяют для получения магнитных жидкостей, магнитных носителей информации, защитных экранов от СВЧ-излучений.Наночастицы феррита никеля имеют большую проницаемость на высоких частотах и высокую электрическую проводимость [17]. Кроме того, они используются как контрастирующие вещества в магнитно-резонансных исследованиях, материалы анода в литий-ионных батареях, как катализаторы для получения ароматичеcких галогенопроизводных [46]. Анализ опубликованных за последние годы работ по синтезу магнитных наночастиц [3–7] показывает огромную практическую значимость этих уникальных объектов. Магнитные наноматериалы используются в системах записи и хранения информации, в постоянных магнитах, системах магнитного охлаждения, в качестве магнитных сенсоров и т.п. В использовании магнитных частиц в биологии и медицине (прежде всего для лечения онкологических заболеваний) в последнее время наметился значительный прогресс. Наконец, развитие электроники во многом связано с использованием магнитных свойств наночастиц, о чем свидетельствуют многочисленные работы по спинтронике – новой области, в которой магнитные и электронные свойства нанообъектов могут использоваться в тесной взаимосвязи.Анионообменное осаждение протекает в стационарном режиме при постоянном значении рН, а сампроцесс легко контролировать. Вследствие этого формируются продуктыоднородные по составу, обладающие развитой поверхностью и отличающиесявысокой реакционной способностью, что, по нашему мнению, позволит ихиспользовать как активные прекурсоры для синтеза сложных оксидных материалов, в том числе и длясинтеза наночастиц феррита никеля.Списокиспользованныхисточников1.Salavati-Niasari M., Davar F., Mahmoudi T. A Simple Route to Synthesize Nanocrystalline Nickel Ferrite (NiFe2O4) in the Presence of Octanoic Acid as a Surfactant // Polyhedron. 2009. V. 28. P. 1455–1458. 2.Сайкова Д.И., Артюхов К.С. , Емельянов Е.Д. , Щербанюк А.М. , Сайкова С.В. Оптимизация условий получения наноразмерных порошков NiFe2O4 // XVII Всероссийская молодежная научная конференция с элементами научной школы - "функциональные материалы: синтез, свойства, применение", посвященной 110-летию со дня рождения член.-корр. АН СССР Н. А. Торопова. – 2018. - С.167-168.3.Смит Я., Вейн Х. Ферриты. Физические свойства и практическое применение. М.: ИЛ, 1962. 504 с.4.Von Aulock W.H. Handbook of Microwave Ferrite. New York: Academic Press, 1965. P. 353 (Section III, Chapter 6).5.Vautier R., Paulus M. LandoltBornstein Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology (New Series). V. 4. Part (b). Berlin: Springer, 1970. P. 106 (Chapter 6.1.3).6. Zuo X., Yan S., Barbiellini B. et al. A Computational Study of Nickel Ferrite // J. Magn. Magn.Mater. 2006.V. 303.№ 2.P. e432–e435.7. Pileni M.P. Magnetic Fluids: Fabrication, Magnetic Properties, and Organization of Nanocrystals // Adv. Funct. Mater. 2001. V. 11. № 5. P. 323–326.8. Журавлев, Г. И. Химия и технология ферритов / Г. И. Журавлев.- Л.: «Химия», 1970. - 192 с9.Gomez E., Pane S., Valles E. Magnetic composites CoNi-barium ferrite prepared by electrodeposition // Electrochemistry Communication. 2005. № 7. P. 1225-1231. 10.Benrabaa R. et al. Nickel ferrite spinel as catalyst precursor in the dry reforming of methane: Synthesis, characterization and catalytic properties. JournalofNaturalGasChemistry. 2012. Vol.21. P.595-604.11. ПроектированиеполосковыхустройствСВЧ. – Ульяновск, 2001, 129 с.12. Brook R. J., Kingery W. D., Nickel Ferrite Thin Films: Microstructures and Magnetic Properties // J Appl. Phys. –1967. – Vol. 38. – P. 3589.13. Губин С.П., Кокшаров Ю.А., Хомутов Г.Б., Юрков Г.Ю. Магнитныенаночастицы: методы получения, строение и свойства // Успехи химии. – 2005. – Т. 74, № 6. – С. 539–574.14. Boon M.S., Serena Saw W.P., Mariatti M. Magnetic, electric and thermal stability of Ni-Zn ferrite-epoxy composite thin fi lms for electronic applications // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2012. – Vol. 324. – P.755–760.15. Zhao H., Zheng Z., Wong K.W., Wang S., Huang. B., Li D. Fabrication and electrochemical performance of nickel ferrite nanoparticles as anode material in lithium ion batteries // Electrochemistry Communications. – 2007. – Vol. 9. – P. 2606– 2610.16.Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства / С. П. Губин [и др.] // Успехи химии. – 2005. – Т. 74. – С. 539–574.17. Звонарев, Е. В. Композиционные магнитные материалы ферритного класса. 50 лет порошковой металлургии Беларуси / Е. В. Звонарев, В. М. Федосюк, А. В. Зубец. – Минск: Белорусская наука, 2010.18.SepelakV., TkacovaK., BoldyrevV.V., WibmannS., BeckerK.D. MechanicallyinducedcationredistributioninZnFe2O4 anditsthermalstability.PhysicaB: CondensedMatter, 1997, v. 234, Is. 2, p. 617 – 619.19.КнотькоА.В., ПресняковИ.А., ТретьяковЮ.Д. Химиятвердоготела. М.: Академия, 2006, 303 с.20. Баранов Д.А., Губин С.П. Магнитные наночастицы: достижения и проблемы химического синтеза. Тезисы IX международной научной конференции “Химия твердого тела: монокристаллы, наноматериалы, нанотехнологии”. Россия, г. Кисловодск, 11 – 16 октября 2009, Ставрополь: СевКавГТУ, 2009, с. 12 – 41.21. Han, Y. S. Study on NiO excess in preparing NiAl2O4 / Y. S. Han, J. B. Li, X.S. Ning, X. Z.Yang, B. Chi // Journal Materials Science and Engineering. -2004. - Vol. 369. – Р. 241 – 244.22. Ristic, M. Influence of synthesis procedure on YIG formation / M. Ristic, I.Nowik, S.Popović, I.Felner, S.Musić // Materials letters. – 2003. - № 57.-Р. 2584- 2590.23. Guo, X. Formation of Yttrium Aluminum Perovskite and Yttrium Aluminum Garnet by Mechanical Solid-State Reaction/ X. Guo, K. Sakurai // Jpn. J. Appl. Phys. -2000. -Vol. 39.– P. 1230–1234.24. БаранчиковА.Е., ИвановВ.К., Ванецев А.С.,ШапоревА.С. Кинетические особенности формирования феррита никеля в солевой матрице// Конденсированные среды и межфазные границы. - 2007. - Т. 9, № 1. - С.17-21.25. BraunsteinJ. Advances in Molten Salt Chemistry. // Springer. 1971. P. 296.26. Afanasiev P., GeantetC. Synthesis of solid materials in molten nitrates // Coord. Chem. Rev. 178180. 1998. P. 1725.27. Денисов В.М., Белоусова H.B., Истомин C.A., Бахвалов С.Г., Пастухов Э.А. Строение и свойства расплавленных оксидов. // Екатеринбург: УрО РАН. 1999. С. 500.28. Dehghan R., Ebrahimi S.A., Badiei A. // J. Non Cryst. Sol. 2008. V. 354. P. 5186.29. Sertkol M., Köseo lu Y., Baykal A. et al. // J. Magn. Magn.Mater. 2009. V. 321. P. 15730. Yan S., Yin J., Zhou E. // J. Alloys Compd. 2008. V. 450.Р. 417.31. Shobana M.K., Sankar S. // J. Magn. Magn.Mater.2009. V. 321.P. 2125.32. Mallapur M.M., Shaikh P.A., Kambale R.C. et al. // J. Alloys Compd. 2009. V. 479. P. 797.33. Химические методы синтеза наноматериалов // Под редакцией акад. РАН, д.х.н., профессора Ю.Д. Третьякова М. :МГУ имени М.В. ЛомоносовА, 2011, - 41 с. 34. Гусева, А.Н. Методы получения наноразмерных материалов. Курс лекций / А.Н. Гусева – Екатеринбург: УрГУ, 2007 – 79с.35. Hassan, A. Nanocrystalline Zn1–xCo0.5xNi0.5xFe2O4 Ferrites: Fabrication via Co-Precipitation Route with Enhanced Magnetic and Electrical Properties / A. Hassan, M.A. Khan, M. Shahid, M. Asghar, I. Shakir, S. Naseem, M. F. Warsi // Journal of Magnetism and Magnetic Materials – 2015. – Vol. 393. – P. 56-61.36. Глинка, Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка – СПб.: Химия, 1985. - 702с.37. Химия: справочные материалы / Ю. Д. Третьяков, Н. Н. Олейников, Я. А. Кеслер, И. В. Казимирчик. – М.: Просвещение, 1989. - 224 с.38. Velmurugana, K. Synthesis of nickelzincironnanoparticlesby coprecipitation technique / K. Velmurugana, V. S. K. Venkatachalapathyb, S. Sendhilnathanc // Materials Research – 2010. – Vol. 13 – P. 299-303.39. Gadkari, А. В. Structural and magnetic properties of nanocrystalline Mg– Cd ferrites prepared by oxalate co-precipitation method / A. B. Gadkari, T. J. Shinde, P. N. Vasambekar // J Mater Sci: Mater Electron – 2010 – Vol. 21 – P. 96–103.40.Вулих, А.И. Ионообменный синтез : монография / А.И. Вулих. - М.: Химия, 1973. – 263 c. 41. Кокотов, Ю.А. Иониты и ионный обмен / Ю.А. Кокотов.- Л.: Химия, 1980. - 152 с. 42. Гельферих, Ф. Иониты : Монография / Ф. Гельферих. - М. : ИЛ, 1962. – 490 с. 43. Kunin, R.; McGarvey, F. X. MonobedDeionizationwithIonExchangeResins. Ind. Eng. Chem. -1951. -Vol. 43. –N. 3.- P. 734–740.44. Грязнова М. С. Особенности синтеза феррита никеля со структурой шпинели с помощью ионообменной гомогенизации / М. С. Грязнова, Е. А. Белая // Проблемы теоретической и экспериментальной химии : Тезисы докладов XXVII Российской молодежной научной конференции, посвященной 175-летию со дня рождения профессора Н. А. Меншуткина (Екатеринбург, 26-28 апреля 2017 г.). — Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2017. — C. 342-344.45. Павликов А. Ю. Анионообменный синтез феррита кобальта (II) с использованием анионита АВ-17-8 / А. Ю. Павликов, С. В. Сайкова, Т. В. Трофимова // Проблемы теоретической и экспериментальной химии : Тезисы докладов XXVII Российской молодежной научной конференции, посвященной 175-летию со дня рождения профессора Н. А. Меншуткина (Екатеринбург, 26-28 апреля 2017 г.). — Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2017. — C. 357-358.46.Ramalho M.A.F., Gama L., Antonio S.G., Paiva Santos C.O., Mola E.J., Kiminami R.H.G.A., Costa A.C.F.M. X-Ray diffraction and Mössbauer spectra of nickel ferrite prepared by combustion reaction // Journal of Materials Science. – 2007. –Vol. 42. – P. 3603–3606.