RU2674952C1 - Способ получения микро-мезопористых наноматериалов на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия и материал, полученный данным способом - Google Patents
Способ получения микро-мезопористых наноматериалов на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия и материал, полученный данным способом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674952C1 RU2674952C1 RU2017146037A RU2017146037A RU2674952C1 RU 2674952 C1 RU2674952 C1 RU 2674952C1 RU 2017146037 A RU2017146037 A RU 2017146037A RU 2017146037 A RU2017146037 A RU 2017146037A RU 2674952 C1 RU2674952 C1 RU 2674952C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- nanosheets
- micro
- mesoporous
- boehmite
- Prior art date
Links
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 55
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 title claims description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 36
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 34
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 17
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 abstract description 11
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 5
- -1 aluminum oxyhydroxide aluminum Chemical compound 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 14
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 10
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 8
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 8
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 8
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 7
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 6
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 4
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- WMWXXXSCZVGQAR-UHFFFAOYSA-N dialuminum;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] WMWXXXSCZVGQAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000002439 hemostatic effect Effects 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910021518 metal oxyhydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L methyl blue Chemical compound [Na+].[Na+].C1=CC(S(=O)(=O)[O-])=CC=C1NC1=CC=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[NH+]C=2C=CC(=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C=CC(NC=3C=CC(=CC=3)S([O-])(=O)=O)=CC=2)C=C1 MCPLVIGCWWTHFH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- VRAIHTAYLFXSJJ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3].[AlH3] VRAIHTAYLFXSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001449 anionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 229940030225 antihemorrhagics Drugs 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001767 cationic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 description 1
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002874 hemostatic agent Substances 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002362 mulch Substances 0.000 description 1
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000003357 wound healing promoting agent Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 238000000733 zeta-potential measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/42—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation
- C01F7/428—Preparation of aluminium oxide or hydroxide from metallic aluminium, e.g. by oxidation by oxidation in an aqueous solution
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/70—Web, sheet or filament bases ; Films; Fibres of the matrix type containing drug
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
- A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
- A61L15/18—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons containing inorganic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
- B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
- B01J20/28007—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size with size in the range 1-100 nanometers, e.g. nanosized particles, nanofibers, nanotubes, nanowires or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28023—Fibres or filaments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/28033—Membrane, sheet, cloth, pad, lamellar or mat
- B01J20/2804—Sheets with a specific shape, e.g. corrugated, folded, pleated, helical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
- B01J20/2805—Sorbents inside a permeable or porous casing, e.g. inside a container, bag or membrane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28078—Pore diameter
- B01J20/28083—Pore diameter being in the range 2-50 nm, i.e. mesopores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Hematology (AREA)
- Geology (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению наноразмерных материалов, пригодных для сорбции биологических сред и биомолекул и может быть использовано в медицине и фармакологии. Для получения микро-мезопористого наноматериала на основе оксигидроксида алюминия осуществляют гидротермальное окисление наноразмерных частиц материала на основе алюминия при температуре от 190 до 210°С в течение 4-6 часов. Процесс проводят в присутствии стеклянных волокон с номинальным диаметром не более 0,65 мкм. Микро-мезопористый наноматериал на основе оксигидроксида алюминия представляет собой полые нановолокна с оболочкой из сплошного слоя складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия (бемита) с размером от 50 до 200 нм и толщиной от 2 до 5 нм и рентгеноаморфными включениями оксида кремния. Изобретение позволяет получить микро-мезопористый наноматериал (МПН) на основе оксигидроксидов алюминия, позволяющий повысить эффективность преимущественной адсорбции катионов, катионных молекул и положительно-заряженных частиц за счет полой трубчатой структуры. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.
Description
Изобретение относится к наноразмерным материалам пригодным для сорбции биологических сред и биомолекул, и может быть использовано в медицине и фармакологии.
Известно использование нано- и микроструктурированных гидроксидов и оксигидроксидов металлов в биологии и медицине.
Например, известен [RU 2426557 С1, опубл. 20.08.2011], в котором раскрыт способ получения сорбционного материала с улучшенными бактерицидными свойствами при одновременном сохранении сорбционных свойств материала, в котором на слой основы из нетканого полимерного волокнистого материала наносят частицы материала на основе алюминия в виде водной или водно-спиртовой суспензии, с последующим гидролизом частиц материала на основе алюминия, при этом в качестве материала на основе алюминия используют порошок состава алюминий-нитрид алюминия с процентным соотношением Al/AlN от 95:5 до 5:95, предпочтительно с содержанием AlN в композиции 30-70% и с удельной поверхностью не менее 7 м2/г, предпочтительно 11-27 м2/г, полученного методом электрического взрыва проволоки, а гидролиз проводят при температуре 30-80°С, предпочтительно, при 50-60°С в течение 30-90 минут. Для придания материалу бактерицидных свойств его дополнительно обрабатывают неорганическим бактерицидным компонентом (в качестве неорганического бактерицидного компонента выбраны частицы коллоидного серебра) для сорбирования последнего на частицах гидрата оксида алюминия.
К недостаткам вышеприведенного можно отнести получаемую данным способом структуру: частицы гидрата оксида алюминия, получаемые на поверхности полимерного волокнистого материала, имеют пластинообразную форму и сгруппированы в агломераты, на поверхности которых сорбирован бактерицидный компонент (коллоидное серебро). Такая структура и состав не обеспечивают возможность получения сорбционного материала, обладающего преимущественной адсорбцией катионов, катионных молекул и положительно заряженных частиц, а материал будет обладать сорбцией только в отношении анионов и отрицательно заряженных частиц. Ограниченное применение структуры на основе нетканых материалов.
Известен RU [2546014 С2, опубл. 10.04.2015], в котором раскрыт способ получения антисептического сорбционного материала, в котором осуществляют следующие шаги:
- выбор микроволокнистой матрицы, полученной методом электроформования из ацетата целлюлозы, полисульфона или другого биоинертного полимера с диаметром волокон в диапазоне от 0,1 до 10 мкм, предпочтительно от 0,5 мкм до 3,5 мкм;
- модификацию выбранной микроволокнистой матрицы атмосферной плазмой с целью улучшения ее адгезионных свойств;
- пропитывание модифицированной микроволокнистой матрицы суспензией, содержащей прекурсор дисперсного сорбента: многокомпонентные наноразмерные частицы состава, определяемого формулой Al/Zn или Al/AlN/Zn, включающие фазы алюминия и цинка;
- осуществление термической обработки полимерного микроволокнистого материала, пропитанной вышеупомянутой суспензией для формирования и адгезионного закрепления частиц дисперсного сорбента на волокнах и в объеме микроволокнистой матрицы.
К недостаткам вышеприведенного также можно отнести получаемую данным способом структуру: частицы гидрата оксида алюминия, получаемые на поверхности микроволокнистой матрицы (нетканый полимерный волокнистый материал полученной методом электроформования) имеют пластинообразную форму и сгруппированы в агломераты, и одновременно на поверхности микроволокон закреплены агломераты пластинок оксида цинка. Такая структура и состав не обеспечивают возможность получения сорбционного материала, обладающего преимущественной адсорбцией катионов, катионных молекул и положительно заряженных частиц, материал будет обладать сорбцией только в отношении анионов и отрицательно заряженных частиц. Ограниченное применение - структуры на основе нетканых материалов.
Известен также продукт в виде агломератов оксигидроксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из Al, Fe, Mg, Ti или их смеси [RU 2560432 C2, опубл. 20.08.2015]. Предложенные агломераты образованы множеством элементов, имеющих размеры от 200 до 500 нм и представляющих собой низкоразмерные складчатые структуры, имеющие складки и грани неправильной формы. Структуры обладают локально высоким уровнем напряженности электрического поля на упомянутых складках, гранях и ребрах граней, составляющим 106-107 В/м. Изобретение обеспечивает получение агломератов оксигидратов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов или в качестве средства, обладающего ранозаживляющей и антибактериальной активностью, а также для угнетения пролиферативной активности опухолевых клеток. Для получения агломератов с заявляемой формой и характеристиками проводили реакцию взаимодействия с водой исходного сырья, в качестве которого использовали порошок состава Al/AlN, полученный методом электрического взрыва алюминиевой проволоки в атмосфере азота, с размером частиц 80-100 нм, удельной поверхностью 21 м/г и содержанием фазы AlN - 70% масс. Для проведения реакции 100 г порошка заливали 10,0 л воды, добавляли наночастицы оксида алюминия со средним размером 70 нм, в количестве 0,1% масс относительно массы порошка, выступающих затравкой для увеличения скорости образования зародышей на частицах затравки и кристаллизации продуктов превращения, полученную суспензию нагревали от 25°С до 60°С при интенсивном перемешивании механической мешалкой при скорости 200 об/мин. Реакцию проводили при рН=9,4 в течение 60 мин. до установления постоянного значения рН.
Получаемая структура и состав продукта не обеспечивают возможность получения сорбционного материала, обладающего преимущественной адсорбцией катионов, катионных молекул и положительно заряженных частиц, материал на основе такой структуры будет обладать сорбцией только в отношении анионов и отрицательно заряженных частиц. Наличие в получаемой структуре только оксидно-гидроксидных фаз группы таких металлов, как Al, Fe, Mg, Ti или их смеси, без включения дополнительного компонента, обеспечивающего изменение зарядных характеристик, позволяет получать на основе такой структуры материал, который будет обладать сорбцией только в отношении анионов и отрицательно заряженных частиц.
Известен кровоостанавливающий препарат [RU 2333002 С1, опубл. 10.09.2008] на основе цеолита, включающий соединение кальция, а также включающий наночастицы бемита. Наночастицы бемита получали взаимодействием порошка алюминия с водой в слабощелочной среде. Для этого взяли навеску 2,5 г алюминиевого порошка, представляющего собой согласно ГОСТ 5494-95 особо тонкоизмельченные частицы алюминия пластинчатой формы. Навеску алюминиевого порошка поместили в 200 мл дистиллированной воды и добавили 2 мл концентрированного раствора NH4OH для создания щелочной среды. Полученную смесь подогрели до 50°С и оставили до полного окончания реакции алюминиевого порошка с водой. Полученный бемита состоял из игольчатых наночастиц толщиной 2-5 нм и длиной до 200 нм.
Описанный в патенте способ получения сорбционного компонента (бемита) кровоостанавливающей композиции также не обеспечивает возможность получения материала, обладающего преимущественной адсорбцией катионов, катионных молекул и положительно заряженных частиц. Наличие в получаемой структуре только оксидно-гидроксидных фаз алюминия без включения дополнительного компонента, обеспечивающего изменение зарядных характеристик, позволяет получать на основе такой структуры материал, который будет обладать сорбцией только в отношении анионов и отрицательно заряженных частиц.
Известен сорбент [RU 2242276 С1, опубл. 20.12.2004], который состоит из несферических частиц оксида алюминия и частиц волокнистого материала, содержит компонент с отрицательным зарядом поверхности и модификатор, выбранный из ряда оксид или гидрооксид магния, кремния или их смеси при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид алюминия - не менее 20; компонент с отрицательным зарядом поверхности - 0,5-5,0; модификатор - 0,1-3,0; волокнистый материал - остальное. В качестве компонента с отрицательным зарядом поверхности используют оксид или гидроксид кремния, железа, марганца, хрома или их смеси. Сущность способа состоит в том, что несферические частицы оксида алюминия смешивают с частицами волокнистого материала, перед смешиванием обоих компонентов к волокнистому материалу добавляют компонент с отрицательным зарядом поверхности, в процессе смешивания трех компонентов производят активацию получаемой смеси электрическим током или ультразвуком, после чего вводят модификатор, выбранный из ряда оксид или гидрооксид магния, кремния или их смеси, и снова все перемешивают. Основным техническим результатом предложенного изобретения является увеличение срока службы сорбента, сорбент эффективно работает не только в нейтральной и кислой средах, но и в щелочной среде при рН до 9,5.
Описанный в патенте способ позволяет получать механическую смесь несферических частиц оксида алюминия, волокнистого материала, компонента с отрицательным зарядом и модификатора. Кроме того, в составе сорбента присутствует около 70 масс. % волокнистой основы, что существенно снижает величину удельной поверхности сорбента. Данный способ не обеспечивает получения полых трубок, а так же сплошного распределения оксида кремния по поверхности оксида алюминия. В результате описанные сорбент способен адсорбировать частицы как с отрицательным зарядом, так и с положительным, не обеспечивая селективность.
Из патента РФ [RU 2304463, опубл. 20.08.2007] электроположительный адсорбент и способ его изготовления; известен способ, который включает следующие стадии: обеспечение взаимодействия исходного алюминиевого металлического компонента в водном растворе с мульчей второй твердой волокнистой фазы при температуре до 100°С с получением волокон гидроксида алюминия с диаметром менее 50 нм и нанесение нановолокон гидроксида алюминия на поверхность второй волокнистой структуры с получением волокнистой подложки, способной адсорбировать электроотрицательные частицы из жидкости; электроположительный адсорбент состоит из несферических частиц гидроксида алюминия, в виде волокон с диаметром менее 50 нм и отношением длины к толщине более пяти к одному и непосредственно нанесенный на поверхность волокнистой структуры, при этом волокнистая структура может быть образована стекловолокнами.
Описанный в патенте способ позволяет получать только электроположительный адсорбент. Данный способ получения ограничен максимальным значением температуры синтеза 100°С, в результате чего возможно только покрыть стекловолокна гидроксидом алюминия и нет возможности растворить стекловолокна с образованием полых трубок. В результате поверхность стекловолокна становится недоступной для адсорбатов с положительным зарядом. Также в получаемой данным способом структуре присутствуют только оксидно-гидроксидные фазы алюминия без включения какого-либо дополнительного компонента, который обеспечивал бы изменение зарядных характеристик и позволил бы создавать материалы, обладающей сорбцией не только в отношении анионов и отрицательно заряженных частиц.
Как можно видеть из вышеприведенных аналогов оксигидроксиды алюминия разной геометрической формы и размеров используются в медицине как средства, обладающие адсорбирующим действием, так и ранозаживляющим и антибактериальным средством, а также в качестве сорбента в составе гемостатического средства, однако все они преимущественно адсорбируют анионные соединения и не могут быть использованы для эффективной адсорбции катионов, катионных молекул и положительно заряженных частиц, в том числе из биологических сред, что ограничивает их области применения когда необходимо адсорбировать положительно заряженные объекты.
Заявляемый способ получения нанолистовых структур бемита обеспечивает их способность преимущественно адсорбировать катионы, катионные молекулы и положительно заряженные частицы, в том числе более эффективно за счет полой трубчатой структуры.
Таким образом, одной из задач настоящего изобретения является разработка метода синтеза, позволяющего получать структуры, представляющие собой полые нановолокна с микро-мезопористой оболочкой из складчатых нанолистов бемита, способные преимущественно адсорбировать катионные соединения.
Технический результат - микро-мезопористый наноматериал (МПН) на основе оксигидроксидов алюминия пригодный для преимущественной сорбции катионов, катионных молекул и положительно-заряженных частиц.
Поставленная задача достигается тем, что как и в известном в предлагаемом способе получения микро-мезопористого наноматериала на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия частицы наноразмерного оксигидроксида алюминия (бемита) получают гидротермальным окислением наноразмерных частиц материала на основе алюминия в присутствии других волокон.
Новым является то, что гидротермальное окисление проводят при температуре 190-210°С в присутствии стеклянных волокон в течение 4-6 часов.
Предпочтительно, что гидротермальное окисление проводят при температуре около 200°С в течение около 6 часов.
Кроме того, средний размер упомянутых наноразмерных частиц материала на основе алюминия составляет не менее 100 нм, предпочтительно от 70 до 90 нм.
Кроме того, используют наноразмерные частицы алюминия (Al) с количеством активного алюминия не менее 80 масс. %. или частицы алюмонитридной композиции (Al/AlN) с содержанием AlN 5-95 масс. %, предпочтительно 50-70 масс. %, полученные электрическим взрывом проволоки в атмосфере аргона или азота, соответственно.
Кроме того, гидротермальное окисление наноразмерных частиц материала на основе алюминия проводят в присутствии стеклянных волокон с номинальным диаметром волокон не более 0,65 мкм.
При меньших температурах и времени растворение стекловолокон происходит не полностью. При больших температурах и времени происходит перекристаллизация нанолистов бемита в нанопластинки бемита размер 20-200 нм и толщина 5-35 нм при этом изменяется морфология нанолистов и происходит снижение величины удельной поверхности. При использовании стекловолокон с номинальным диаметром более 0,65 мкм происходит неполное их растворение.
В результате растворения стекловолокна в заявляемых условиях проведения гидротермального синтеза поверхность нанолистов оксида алюминия покрывается оксидом кремния и происходит перезарядка поверхности.
Таким образом, температура, время и диаметр стекловолокон в заявляемых интервалах значений являются одними из основных условий для получения композитного материала, представляющего собой полые нановолокна с микро-мезопористой оболочкой, состоящей из складчатых листов бемита с включениями рентгеноаморфного оксида кремния.
Еще одним объектом изобретения является микро-мезопористый наноматериал, полученный вышеописанным способом, представляющий собой полые нановолокна с оболочкой из сплошного слоя складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия (бемита), с размерами от 50 до 200 нм, толщиной от 2 до 5 нм и рентгеноаморфными включениями оксида кремния.
При этом синтезированные наноструктуры (полые нановолокна) оксигидроксида алюминия имеют микро-мезопористую структуру с величиной удельной поверхности 250-300 м2/г и дзета-потенциалом- -39±3 мВ.
Таким образом, мы установили, что при окислении наночастиц Al или алюмонитридной композиции (Al/AlN) в присутствии наноразмерных стекловолокон в гидротермальных условиях происходит растворение стекловолокна с образованием полой трубки, с микро-мезопористой оболочкой из складчатых нанолистов бемита размером 50-200 нм. Синтезированные наноструктуры проявляют селективные сорбционные свойства по отношению к катионным и анионным красителям. Полученные результаты могут найти применение в технологиях очистки воды, катализе, биомедицинских приложениях.
Изобретение поясняется графическими материалами
На фиг. 1 приведены ПЭМ изображения стеклянных волокон (а) и нановолокон, полученных в результате окисления на их поверхности наночастиц алюминия при 100°С (б) и 200°С (в)
На фиг. 2 приведены ПЭМ изображение и распределение элементов по линии нановолокон, полученных в результате окисления на их поверхности наночастиц алюминия при 100°С (a) and 200°С (б).
На фиг. 3 приведены изотермы адсорбции эозина и метиленового голубого, полученные для синтезированных наноструктур: 1) стекловолокна; 2) стекловолокна, покрытые складчатыми нанолистами бемита; 3) наноструктуры бемита; 4) полые нанотрубки с оболочкой из складчатых нанолистов бемита с распределенным на их поверхности оксидом кремния.
На фиг. 4 - приведено ПЭМ изображение стекловолокна, покрытого складчатыми нанолистами оксигидроксида алюминия, полученного в результате окислении наночастиц Al в присутствии стекловолокон с номинальным диаметром 1,5 мкм при 200°С в течение 6 часов
Примеры конкретного выполнения
Пример. 1. Получение заявляемых микро-мезопористых наноструктур оксигидроксида алюминия (бемита).
Наноструктуры получали окислением наночастиц алюминия в присутствии стеклянных волокон марки B-06-F (содержание оксида кремния 64%, номинальный диаметр волокон 0,65 мкм) в гидротермальных условиях при 200°С в течение 6 часов.
Для синтеза полых нанотрубок (нановолокон) с микро-мезопористой оболочкой из складчатых нанолистов бемита с распределенным на их поверхности оксидом кремния использовали наноразмерные частицы алюминия, полученные электрическим взрывом алюминиевой проволоки в атмосфере аргона и пассивированые кислородом воздуха (средний размер частиц 86 нм, количество активного алюминия 85 масс. %).
С этой целью 1 г наночастиц алюминия помещали в 100 мл дистиллированной воды и подвергали ультразвуковому диспергированию в течение 5 минут. Затем к суспензии добавляли навеску стекловолокон массой 2 г при перемешивании и выдерживали в течение 10 минут. После этого полученную суспензию помещали в автоклав с тефлоновой вставкой, герметично закрывали и нагревали до 200°С и выдерживали в течение 6 часов. После реакции и остывании автоклава, продукты отфильтровали, промывали дистиллированной водой и сушили при 120°С в течение 2 часов.
Образцы были охарактеризованы с помощью просвечивающего электронного микроскопа JEM-2100 (JEOL, Япония) со встроенным рентгеновским анализатором Х-max. Удельную поверхность измеряли методом тепловой десорбции азота с помощью анализатора Сорбтометр-М (Katakon, Россия). Расчет величины удельной поверхности осуществляли по методу БЭТ (Брунауэр-Эммет-Теллер). Измерения Zeta-потенциала проводились с использованием ZetaSizer Nano ZSP (Malvern Instruments, Великобритания).
Продукты окисления, полученные при 200°С представлены на ПЭМ-изображении (фиг. 1в). Как видно, в результате окисления синтезированные продукты имеют волокнистую структуру. Однако за счет растворения стекловолокон происходит образование полых трубок. Структура оболочки полых трубок представляет собой микро-мезопористый слой из складчатых нанолистов бемита размером 50-200 нм и толщиной 2-5 нм.
Синтезированные наноструктуры имеют микро-мезопористую структуру. Величина удельной поверхности наноструктур, полученных при 200°С в течении 6 часов составила 260 м2/г. Дзета-потенциал полых нановолокон (фиг. 1в) составил -39 мВ, исходных стекловолокон (фиг. 1а) - -53 мВ, агломератов нанолистов бемита - +30,8 мВ.
Пример 2. Получение микро-мезопористых наноструктур оксигидроксида алюминия (бемита) на поверхности стеклянных волокон с номинальным диаметром более 0,65 мкм.
Условия проведения гидротермального синтеза аналогичны условиям примера 1, за исключением диаметра стекловолокон.
Наноструктуры на поверхности стеклянных волокон получали окислением наночастиц алюминия в присутствии стеклянных волокон марки B-15-F (содержание оксида кремния 64%, номинальный диаметр волокон 1,5 мкм) в гидротермальных условиях при 200°С в течение 6 часов.
В результате окисления на поверхности стекловолокон формируются складчатые нанолисты оксигидроксида алюминия размером 100-200 нм и толщиной 2-5 нм (рис. 4).
Таким образом, мы установили, что при окислении наночастиц Al в присутствии стекловолокон диаметром 0,8 мкм в гидротермальных условиях при 200°С, на поверхности стекловолокон образуется пористое покрытие из нанолистов бемита размером до 200 нм и толщиной 2-5 нм, при этом растворения стекловолокон не происходит. Дзета-потенциал для стекловолокон с номинальным диаметром 1,5 мкм, покрытых микро-мезопористой оболочкой, составил +6 мВ, удельная поверхность 26 м2/г.
Пример 3. Получение микро-мезопористых наноструктур оксигидроксида алюминия (бемита) на поверхности стеклянных нановолокон с номинальным диаметром 0,65 мкм в гидротермальных условиях при 100°С.
Условия проведения гидротермального синтеза аналогичны условиям примера 1, за исключением температуры.
Наноструктуры на поверхности стеклянных нановолокон получали окислением наночастиц алюминия в присутствии стеклянных волокон марки B-06-F (содержание оксида кремния 64%, номинальный диаметр волокон 0,65 мкм) в гидротермальных условиях при 100°С в течение 6 часов.
В результате окисления на поверхности стекловолокон формируются складчатые нанолисты оксигидроксида алюминия размером 100-200 нм и толщиной 2-5 нм (рис. 1б). При этом сами стекловолокна не растворяются.
Таким образом, мы установили, что при окислении наночастиц Al в присутствии стекловолокон в гидротермальных условиях при 100°С в течение 6 часов, образуется пористое покрытие из складчатых нанолистов бемита размером до 200 нм и толщиной 2-5 нм.
Дзета-потенциал для стекловолокон, покрытых мезопористой оболочкой составил +14 мВ, удельная поверхность 108 м2/г.
Как видно, в результате гидротермальной обработки при 200°С заряд наноструктур становится отрицательным, при этом величина удельной поверхности и морфология нанолистов практически одинаковые.
Было проведено исследование элементного состава продуктов, полученное по линии, перпендикулярной оси волокон (фиг. 2). На фиг. 2а видно, что для продуктов, полученных при 100°С (пример 3), интенсивность элементов кремния и кислорода увеличивается к центру, а интенсивность алюминия имеет провал по центру волокон. Это говорит о том, что содержание кремния и кислорода максимально по центру волокон. При этом распределение элементов по линии для продуктов, полученных при 200°С (фиг. 2б), имеет провал для всех элементов по центру волокон, что свидетельствует о наличие полости внутри волокон.
Характеристики синтезированных нановолокон показывают их перспективность в качестве адсорбентов для адсорбции катионов, катионных молекул и положительно заряженных частиц.
Различия зарядовых характеристик могут быть использованы для селективной адсорбции катионов или анионов из водных сред.
Были проведены исследования сорбционной способности на примере анионного и катионного красителей. Для этого были получены изотермы адсорбции эозина и метиленового голубого на 1) агломератах нанолистов бемита, 2) стекловолокнах, покрытых микро-мезопористой оболочкой бемита и 3) полых нановолокон, покрытых микро-мезопористой оболочкой бемита (фиг. 3).
Адсорбционные исследования проводили при комнатной температуре путем добавления 0,1 г образца в 100 мл раствора эозина (C20H6Br4Na2O5) или метиленового голубого (C37H27N3O9S3Na2) с различными концентрациями при перемешивании. Через 24 часа с помощью микрофильтрационной мембраной отбирали пробы для анализа. Концентрацию модельных адсорбатов анализировали с помощью спектрофотометра (Spekol 1300, Analytik Jena AG, Германия). Количество адсорбированных ионов qe (мг/г) на образцах адсорбента рассчитывали по следующему уравнению:
где С0 (мг/л) исходные концентрации эозина и метилового голубого, соответственно, Се (мг/л) - равновесные концентрации эозина и метилового голубого, V - объем раствора, a W - масса используемого адсорбента (g).
На фиг. 3 приведены изотермы адсорбции эозина и метиленового голубого, полученные для синтезированных наноструктур: 1) стекловолокна; 2) стекловолокна, покрытые складчатыми нанолистами бемита; 3) наноструктуры бемита; 4) полые нанотрубки с оболочкой из складчатых нанолистов бемита с распределенным на их поверхности оксидом кремния. Видно, что агломераты нанолистов бемита и стекловолокна, покрытые нанолистами бемита, практически в равной степени адсорбируют эозин (14 мг/г). При этом эозина адсорбируется в 50 раз больше, чем метиленового голубого. Что касается полых нановолокон с микро-мезопористой оболочкой из нанолистов бемита, то их сорбционная емкость по отношению к эозину, также, как и для стеклянных нановолокон, составила менее 1 мг/г. Сорбционная емкость полых нановолокон по отношению к метиленовому голубому составила около 90 мг/г, стекловолокон 2,2 мг/г. Агломераты нанолистов бемита (AlOOH) адсорбировали 0,2 мг/г метиленового голубого, стекловолокна, покрытые нанолистами AlOOH - 0,6 мг/г.
В результате гидротермального окисления в воде наночастиц алюминия совместно со стеклянными волокнами при 200° в течение 6 часов образуются полые нанотрубки с микро-мезопористой оболочкой из складчатых нанолистов бемита размером до 200 нм и толщиной 2-5 нм. Полости образуются за счет растворения стекловолокон. Растворенный оксид кремния адсорбировался на поверхности нанолистов, что привело к перераспределению заряда поверхности и сорбционных свойств по отношению к катионам и анионам. По сравнению со складчатыми нанолистами бемита адсорбция метиленового голубого увеличилась более, чем в 300 раз, в то время как адсорбция эозина уменьшилась в 14 раз.
Claims (6)
1. Способ получения микро-мезопористого наноматериала на основе оксигидроксида алюминия, характеризующийся тем, что для получения упомянутого материала, представляющего собой полые нановолокна с оболочкой из сплошного слоя складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия, осуществляют гидротермальное окисление наноразмерных частиц материала на основе алюминия при температуре от 190 до 210°С в течение 4-6 часов в присутствии стеклянных волокон с номинальным диаметром не более 0,65 мкм.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидротермальное окисление проводят при температуре около 200°С в течение около 6 часов.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют наноразмерные частицы материала на основе алюминия со средним размером не более 100 нм, предпочтительно от 70 до 90 нм.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют наноразмерные частицы, полученные электрическим взрывом проволоки с количеством активного алюминия не менее 80 мас.% или частицы алюмонитридной композиции (Al/AlN) с содержанием AlN от 5 до 95 мас.%, предпочтительно от 50 до 70 мас.%.
5. Микро-мезопористый наноматериал на основе оксигидроксида алюминия, представляющий собой полые нановолокна с оболочкой из сплошного слоя складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия (бемита) с размером от 50 до 200 нм и толщиной от 2 до 5 нм и рентгеноаморфными включениями оксида кремния.
6. Наноматериал по п. 6, отличающий тем, что полые нановолокна с оболочкой из оксигидроксида алюминия имеют мезопористую структуру с величиной удельной поверхности от 250 до 300 м2/г и дзета-потенциал -39±3 мВ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146037A RU2674952C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Способ получения микро-мезопористых наноматериалов на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия и материал, полученный данным способом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146037A RU2674952C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Способ получения микро-мезопористых наноматериалов на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия и материал, полученный данным способом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2674952C1 true RU2674952C1 (ru) | 2018-12-13 |
Family
ID=64753325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146037A RU2674952C1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Способ получения микро-мезопористых наноматериалов на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия и материал, полученный данным способом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674952C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720238C1 (ru) * | 2019-07-16 | 2020-04-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | ПРИМЕНЕНИЕ ПОРИСТЫХ НАНОСТРУКТУР Fe2O3 ДЛЯ ПРЕОДОЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БАКТЕРИЙ К АНТИБИОТИКАМ |
| CN112531292A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-19 | 宁波启新精合新能源研究院有限公司 | 一种使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜 |
| RU2754617C1 (ru) * | 2021-01-11 | 2021-09-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" | Способ получения фармацевтического средства для торможения пролиферативной активности опухолевых клеток |
| CN115974414A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-18 | 江苏华鸥玻璃有限公司 | 一种低膨胀耐腐蚀高硼硅玻璃试剂瓶及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2304463C2 (ru) * | 2001-06-22 | 2007-08-20 | Аргонид Корпорейшн | Наноразмерный электроположительный волокнистый адсорбент |
| RU2328447C1 (ru) * | 2006-10-17 | 2008-07-10 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ получения нановолокон оксидно-гидроксидных фаз алюминия |
| RU2363659C1 (ru) * | 2007-12-18 | 2009-08-10 | Александр Валентинович Берш | Способ получения бемита и водорода |
| RU2366487C1 (ru) * | 2008-06-04 | 2009-09-10 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ изготовления композиционного листового сорбента |
| CN103613109A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-03-05 | 重庆理工大学 | 一种3d结构勃姆石吸附材料、制备方法及其用途 |
| WO2016094665A1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Pacific Industrial Development Corporation | Process for producing nano-scale crystalline boehmite |
-
2017
- 2017-12-27 RU RU2017146037A patent/RU2674952C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2304463C2 (ru) * | 2001-06-22 | 2007-08-20 | Аргонид Корпорейшн | Наноразмерный электроположительный волокнистый адсорбент |
| RU2328447C1 (ru) * | 2006-10-17 | 2008-07-10 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ получения нановолокон оксидно-гидроксидных фаз алюминия |
| RU2363659C1 (ru) * | 2007-12-18 | 2009-08-10 | Александр Валентинович Берш | Способ получения бемита и водорода |
| RU2366487C1 (ru) * | 2008-06-04 | 2009-09-10 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ изготовления композиционного листового сорбента |
| CN103613109A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-03-05 | 重庆理工大学 | 一种3d结构勃姆石吸附材料、制备方法及其用途 |
| WO2016094665A1 (en) * | 2014-12-11 | 2016-06-16 | Pacific Industrial Development Corporation | Process for producing nano-scale crystalline boehmite |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2720238C1 (ru) * | 2019-07-16 | 2020-04-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | ПРИМЕНЕНИЕ ПОРИСТЫХ НАНОСТРУКТУР Fe2O3 ДЛЯ ПРЕОДОЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БАКТЕРИЙ К АНТИБИОТИКАМ |
| CN112531292A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-03-19 | 宁波启新精合新能源研究院有限公司 | 一种使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜 |
| CN112531292B (zh) * | 2020-12-11 | 2023-03-31 | 宁波启新精合新能源研究院有限公司 | 一种使用无机有机复合材料制备的锂离子电池隔膜 |
| RU2754617C1 (ru) * | 2021-01-11 | 2021-09-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" | Способ получения фармацевтического средства для торможения пролиферативной активности опухолевых клеток |
| CN115974414A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-18 | 江苏华鸥玻璃有限公司 | 一种低膨胀耐腐蚀高硼硅玻璃试剂瓶及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2674952C1 (ru) | Способ получения микро-мезопористых наноматериалов на основе складчатых нанолистов оксигидроксида алюминия и материал, полученный данным способом | |
| Li et al. | A novel approach to hierarchical sphere-like ZnAl-layered double hydroxides and their enhanced adsorption capability | |
| Zhang et al. | Hectorite: Synthesis, modification, assembly and applications | |
| Kachbouri et al. | Tuning particle morphology of mesoporous silica nanoparticles for adsorption of dyes from aqueous solution | |
| Zhang et al. | Fabrication and size‐selective bioseparation of magnetic silica nanospheres with highly ordered periodic mesostructure | |
| Lisuzzo et al. | Functional biohybrid materials based on halloysite, sepiolite and cellulose nanofibers for health applications | |
| Zhang et al. | Fabrication of mesoporous silica-coated CNTs and application in size-selective protein separation | |
| Jian et al. | Self-assembled one-dimensional MnO 2@ zeolitic imidazolate framework-8 nanostructures for highly efficient arsenite removal | |
| Boccalon et al. | Layered double hydroxides are still out in the bloom: Syntheses, applications and advantages of three-dimensional flower-like structures | |
| Mohammadnezhad et al. | The preparation of modified boehmite/PMMA nanocomposites by in situ polymerization and the assessment of their capability for Cu 2+ ion removal | |
| Bao et al. | Preparation of monodispersed spherical mesoporous nanosilica–polyamide thin film composite reverse osmosis membranes via interfacial polymerization | |
| Shao et al. | Dual-porosity Mn2O3 cubes for highly efficient dye adsorption | |
| Shu et al. | Hydrothermal synthesis and selective photocatalytic properties of tetragonal star-like ZrO 2 nanostructures | |
| Ahmed et al. | Mesoporous MgO nanoparticles as a potential sorbent for removal of fast orange and bromophenol blue dyes | |
| Wang et al. | Novel flower-like titanium phosphate microstructures and their application in lead ion removal from drinking water | |
| JP2017513791A (ja) | 高表面積の層状複水酸化物 | |
| Fernando et al. | Improved nanocomposite of montmorillonite and hydroxyapatite for defluoridation of water | |
| Zhang et al. | Hydrothermal synthesis and characterization of core/shell ALOOH microspheres | |
| Cai et al. | Template-free synthesis of hierarchical γ-Al 2 O 3 nanostructures and their adsorption affinity toward phenol and CO 2 | |
| Li et al. | Synthesis of uniformly distributed magnesium oxide micro-/nanostructured materials with deep eutectic solvent for dye adsorption | |
| Ma et al. | Fabrication and potential applications of CaCO 3–lentinan hybrid materials with hierarchical composite pore structure obtained by self-assembly of nanoparticles | |
| Sang et al. | Interfacial growth of metal–organic framework on carboxyl-functionalized carbon nanotubes for efficient dye adsorption and separation | |
| Li et al. | Adsorption of Congo red from water with spindle-like boehmite: the role of lattice plane (020) | |
| Liu et al. | One-pot preparation of a MnO 2–graphene–carbon nanotube hybrid material for the removal of methyl orange from aqueous solutions | |
| Feng et al. | Preparation of novel porous hydroxyapatite sheets with high Pb2+ adsorption properties by self-assembly non-aqueous precipitation method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200311 Effective date: 20200311 |