збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2023, том 21, випуск 4
English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2023

 / 

том 21 / 

випуск 4

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

В. А. Прокопенко, С. В. Нетреба, О. А. Циганович, А. В. Панько, І. О. Агеєнко
Колоїдно-хемічні механізми формування ультра- та нанорозмірних ферумоксидних/гідроксидних фаз, одержаних в системі Fe0(Ст3)–H2O–O2, та їхні електрокінетичні властивості. I. Одержання та механізми формування ультрадисперсних фаз [Fe(II)–Fe(III)]-ШПГ, магнетиту, кобальтвмісної феришпінелі, лепідокрокіту та гетиту в системі Fe0(Ст3)–H2O–O2.
739–756 (2023)

PACS numbers: 64.70.Nd, 68.55.Nq, 75.50.Gg, 75.50.Tt, 81.07.-b, 81.16.Be, 82.70.Dd

В наших попередніх роботах було проведено дослідження процесів одержання й ідентифікації дисперсних фаз у системі Fe0(Ст3)–H2O–O2. Разом з тим, аналіза одержаного наукового матеріялу вказує на необхідність поглибленого вивчення цих процесів як з урахуванням аналітичних висновків, одержаних попередньо, так і нових даних, одержаних під час виконання цього дослідження. Одержаний матеріял узагальнено у трьох логічно зв’язаних статтях, першу з яких наведено нижче. Узагальнено кінетичні закономірності формування фаз ультрадисперсних ферум-оксиґенвмісних сполук (УФОС) в системі Fe0(Ст3)–H2O–O2 залежно від фізико-хемічних умов проведення процесу та механізмів формування їх. Проаналізовано внесок елементу експериментального пристрою, що моделює процеси окиснення/відновлення заліза — крицевого диску (Ст3), та електродних процесів на його поверхні, доступу кисню та вуглекислого газу повітря, нанохемічних трансформацій на поверхні крицевого диску (КД), складу експериментального розчину. Показано, що структурні елементи криці можуть вступати у нанохемічні трансформації та бути джерелом Карбон(IV)-оксиду та Ферум(ІІ)-гідроксиду, що беруть участь в утворенні первинних УФОС на поверхні КД. В подальшому основними шляхами утворення кінцевих ультрадисперсних і нанорозмірних фаз магнетиту, кобальтвмісної феришпінелі, лепідокрокіту та гетиту є окиснення та трансформація шаруватих подвійних гідроксидів (ШПГ) Феруму ([Fe(II)–Fe(III)]-ШПГ) за контактно-рекристалізаційним механізмом і механізмами розчинення–пере¬осадження та топотактичної трансформації. Показано визначальну роль електродних процесів у формуванні УФОС. Показано незначний вплив заряду доданих катіонів Феруму на кінцевий склад сполук, однак, воднораз, істотний вплив на кількісне співвідношення їх. На основі проведеної аналізи обрано фізико-хемічні умови одержання ультрадисперсних і нанорозмірних частинок магнетиту, кобальтвмісної феришпінелі та лепідокрокіту, досліджено колоїдно-хемічні властивості одержаних частинок. В роботі використано методи рентґенофазової аналізи (РФА), рентґенофазової аналізи in situ (РФА in situ), сканівної електронної мікроскопії (СЕМ), Мессбауерової спектроскопії.

Keywords: ультрадисперсні ферум-оксиґенвмісні сполуки (УФОС), Ферум(III)-гідроксид-оксиди, Карбон(IV)-оксид, шаруваті подвійні гідроксиди Феруму, GRI(CO32?), GRII(SO42?), магнетит, кобальтвмісна феришпінель, лепідокрокіт, гетит.


References
  1. Kolloidno-Khimicheskie Osnovy Nanonauki [Colloidal-Chemical Foundations of Nanoscience] (Eds. A. P. Shpak and Z. R. Ul’berg) (Kiev: Akademperiodika: 2005) (in Russian).
  2. M. D. Glinchuk and A. V. Ragulya, Nanoferroiki [Nanoferroics] (Kiev: Naukova Dumka: 2010) (in Russian).
  3. U. Schwertmann and R. M. Cornell, Iron Oxides in the Laboratory: Preparation and Characterization (Weinheim: WILEY-VCH Verlag: 2000); https://doi.org/10.1002/9783527613229
  4. I. S. Chekman, Visn. NAN Ukrayiny, No. 7: 21 (2012) (in Ukrainian).
  5. P. P. Gorbyk, Poverkhnost’, 7, No. 22: 297 (2015) (in Russian).
  6. R. M. Cornell and U. Schwertmann, The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrences and Uses (Weinheim: Wiley-VCH: 2003).
  7. P. S. Haddad, T. M. Martins, L. D’Souza-Li, Li M. Li, K. Metze, R. L. Adam, M. Knobel, and D. Zanchet, Mat. Sci. Eng. C, 28: 489 (2008); https://doi.org/10.1016/j.msec.2007.04.014
  8. A. T. Khalil, M. Ovais, I. Ullah, M. Ali, Z. K. Shinwari, and M. Maaza, Green. Chem. Lett. Rev., 10, No. 4: 186 (2017); https://doi.org/10.1080/17518253.2017.1339831
  9. S. Vasantharaj, S. Sathiyavimal, P. Senthilkumar, F. Lewis Oscar, and A. Pugazhendhi, J. Photochem. Photobiol. B, 192: 74 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2018.12.025
  10. S. Pakapongpan, Y. Poo-arporn, A. Tuantranont, and R. P. Poo-arporn, Talanta, 241: 123184 (2022); https://doi.org/10.1016/j.talanta.2021.123184
  11. V. A. Prokopenko, Obrabotka Dispersnykh Materialov i Sred: Sbornik Nauchnykh Rabot [Processing of Dispersed Materials and Media: Coll. of Sci. Papers] (Odessa: RPA Votum: 1999), Iss. 9, p. 170 (in Russian).
  12. V. A. Prokopenko, Proc. of ‘4th International Conference on Carpathian Euroregion Ecology CERECO’2003’ (Apr. 28–30, 2003, Misholc-Tapolca), p. 191.
  13. O. M. Lavrynenko, V. Yu. Starchenko, S. V. Netreba, and V. A. Prokopenko, Him. Fiz. Tehnol. Poverhni, 2, No. 4: 393 (2011).
  14. O. M. Lavrynenko, S. V. Netreba, V. A. Prokopenko, and Ya. D. Korol, Him. Fiz. Tehnol. Poverhni, 2, No. 1: 93 (2011).
  15. O. M. Lavrynenko, Ya. D. Korol, S. V. Netreba, and V. A. Prokopenko, Him. Fiz. Tehnol. Poverhni, 1, No. 3: 338 (2010).
  16. E. N. Lavrynenko and S. V. Netreba, Tr. Odess. Politekh. Univ., 2, No. 30: 250 (2008) (in Russian).
  17. O. N. Razumov, V. A. Prokopenko, E. N. Lavrynenko, S. V. Mamunya, and A. P. Skoblik, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 5, No. 1: 217 (2007) (in Russian).
  18. O. M. Lavrynenko, V. I. Kovalchuk, S. V. Netreba, and Z. R. Ulberg, Nano Studies, Iss. 7: 295 (2013).
  19. G. A. Dorofeev, A. N. Streletskii, I. V. Povstugar, A. V. Protasov, and E. P. Elsukov, Colloid J., 74, No. 6: 675 (2012) (in Russian).
  20. N. P. Zhuk, Kurs Korrozii i Zashchity Metallov [Corrosion and Metal Protection Course] (Moskva: Metallurgiya: 1968) (in Russian).
  21. V. V. Zozulya, E. N. Lavrynenko, V. A. Prokopenko, and N. V. Pertsev, Ukrainskiy Khimicheskiy Zhurnal, 66, No. 7: 48 (2000) (in Russian).
  22. O. M. Lavrynenko, Oderzhannya Kompozytsiynykh Strukturovanykh System na Osnovi Ferum Oksygenvmisnykh Mineraliv, Yikh Struktura ta Vlastyvosti [Preparation of Composite Structured Systems Based on Ferrum Oxygen-Containing Minerals, Their Structure and Properties] (Thesis of Disser. for Dr. Chem. Sci.) (Kyiv: F. D. Ovcharenko Institute of Biocolloid Chemistry, N.A.S.U.: 2013) (in Ukrainian).
  23. H. Tamura, Corros. Sci., 50, No. 7: 1872 (2008); https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008.03.008
  24. V. A. Prokopenko, E. N. Lavrynenko, S. V. Mamunya, and S. N. Budankova, Nanostrukturne Materialoznavstvo, No. 1: 59 (2008) (in Russian).
  25. V. A. Prokopenko and S. V. Netreba, Proc. of 5th Intern. Conf. of Assoc. ‘Carpathian Euroregion’ (CERECO—2014) (March 26–28, 2014) (Uzhorod: Lira: 2014), p. 170 (in Russian).
  26. T. Sugimoto and E. Matijevic, J. Coll. Interf. Sci., 74, No. 1: 227 (1980). https://doi.org/10.1016/0021-9797(80)90187-3
  27. S. A. Kahani and M. Jafari, J. Magn. Magn. Mater., 321, No. 13: 1951 (2009); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2008.12.026
  28. Y. Zhang, L. Charlet, and P. W. Schindler, Colloids and Surfaces, 63, Nos. 3–4: 259 (1992); https://doi.org/10.1016/0166-6622(92)80247-Y
  29. J.-H. Jang, R. Mathur, L. J. Liermann, S. Ruebush, and S. L. Brantley, Chem. Geol., 250, Nos. 1–4: 40 (2008). https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2008.02.002
  30. L. I. Antropov, Teoretychna Ehlektrokhimiya [Theoretical Electrochemistry] (Kyiv: Lybid’: 1993) (Ukrainian translation).
  31. Yu. Yu. Lur’ye, Spravochnik po Analiticheskoy Khimii [Handbook of Analytical Chemistry] (Moskva: Khimiya: 1979) (in Russian).
  32. S. Pineau, R. Sabot, L. Quillet, M. Jeannin, Ch. Caplat, I. Dupont-Morral, and Ph. Refait, Corros. Sci., 50, No. 4: 1099 (2008). https://doi.org/10.1016/j.corsci.2007.11.029
  33. O. M. Lavrynenko, S. V. Netreba, and P. O. Kosorukov, Nano Studies, Iss. 6: 93 (2012).
  34. Gipergennyye Okisly Zheleza v Geologicheskikh Protsessakh [Hypergene Iron Oxides in Geological Processes] (Eds. N. V. Petrovskaya) (Kiev: Naukova Dumka: 1975) (in Russian).
  35. S. Suzuki, K. Shinoda, M. Sato, S. Fujimoto, M. Yamashita, H. Konishi, T. Doi, T. Kamimura, K. Inoue, and Y. Waseda, Corros. Sci., 50, No. 6: 1761 (2008); https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008.02.022
  36. S. H. Drissi, Ph. Refait, M. Abdelmoula, and J. M. R. G?nin, Corros. Sci., 37, No. 12: 2025 (1995); https://doi.org/10.1016/0010-938X(95)00096-3
  37. A. A. Olowe and J. M. R. G?nin, Corros. Sci., 32, No. 9: 965 (1991); https://doi.org/10.1016/0010-938X(91)90016-I
  38. A. N. Astanina and A. P. Rudenko, Zhurn. Fiz. Khimii, 45, No. 2: 345 (1971) (in Russian).
  39. U. Schwertmann and H. Fechter, Clay Miner., 29, No. 1: 87 (1994); https://doi.org/10.1180/claymin.1994.029.1.10
  40. N. Boucherit, A. Hugot-Le Goff, and S. Joiret, Corros. Sci., 32, Nos. 5–6: 497 (1991); https://doi.org/10.1016/0010-938X(91)90103-V
  41. M. Yamashita, H. Konishi, T. Kozakura, J. Mizuki, and H. Uchida, Corros. Sci., 47, No. 10: 2492 (2005); https://doi.org/10.1016/j.corsci.2004.10.021
  42. S. Bhowmick, S. Chakraborty, P. Mondal, W. V. Renterghem, S. V. Berghe, G. Roman-Ross, D. Chatterjee, and M. Iglesias, Chem. Eng. J., 243: 14 (2014); https://doi.org/10.1016/j.cej.2013.12.049
  43. G. B. Sergeyev, Nanokhimiya [Nanochemistry] (Moskva: MSU PH: 2003) (in Russian).
  44. Kratkaya Khimicheskaya Ehntsiklopediya. Tom 2 [Brief Chemical Encyclopedia. Volume 2] (Ed. I. L. Knunyants) (Moskva: Sovetskaya Ehntsiklopediya: 1963) (in Russian).
  45. C. Ruby, M. Usman, S. Naille, K. Hanna, C. Carteret, M. Mullet, M. Fran?ois, and M. Abdelmoula, Appl. Clay Sci., 48, Nos. 1–2: 195 (2010); https://doi.org/10.1016/j.clay.2009.11.017
Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2023 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача