UA118944U - Спосіб отримання нанокомпозита оксид церію-діоксид кремнію - Google Patents

Abstract

Спосіб отримання нанокомпозита оксид церію-діоксид кремнію включає приготування суспензії діоксиду кремнію в розчині солі церію з подальшим додаванням розчину гідроксиду амонію і формуванням оксиду церію в процесі термічної обробки. Сухий порошок пірогенного діоксину кремнію диспергують в етанольному розчині солі амоній-церію (IV) нітрату, гомогенізують при мінімальній кількості розчинника до появи тиксотропного ефекту та піддають ультразвуковій обробці протягом 10 хвилин, по краплях додають розчин гідроксиду амонію до досягнення значення рН=8, випарюють розчинник при t=80-90 °C та прожарюють отриманий нанокомпозит при t=350-450 °C протягом 3-4 годин.

Description

Корисна модель належить до галузі нанотехнологій, а саме до способу отримання нанокомпозита оксид церію-діоксид кремнію, який полягає в формуванні однорідних наночастинок оксиду церію на поверхні нанодисперсного діоксиду кремнію.

Оксид церію(М) СеОг широко використовується в каталізі, оскільки сприяє проходженню окисно-відновних реакцій, розкладу та гідрування різноманітних органічних молекул. В останні роки оксид церію використовується у складі захисних покриттів, що поглинають УтФф- випромінювання, як важливий компонент полірувальних та абразивних сумішей, в тому числі для хіміко-механічної обробки поверхні кремнієвих пластин у мікро- і наноелектроніці, а також у сенсорних пристроях, що дозволяють визначати малі кількості домішок у газових сумішах.

Ефективним є також застосування СеО» для активації біологічних процесів у технології очищення та обробки стічних вод. Діоксид кремнію має характеристики, що забезпечують ефективність його використання як носія, а саме високу термостабільність та мікробіальну стійкість. Є можливості одержання препаратів кремнезему з розвиненою питомою поверхнею, різною структурою пор і розміром частинок. Широкі можливості зміни властивостей препаратів кремнезему відкриваються завдяки хімічному модифікуванню поверхні.

В останні роки у нанодисперсного оксиду церію виявлені унікальні біохімічні властивості, завдяки яким даний матеріал здатний виконувати функції деяких ензимів, зокрема оксид оредуктази. Такі неорганічні наноматеріали отримали назву "нанозіми" і активно досліджуються з метою медико-біологічного застосування, в тому числі при проведенні імуноферментних діагностичних аналізів.

Після того, як було показано, що наночастинки СеОг малотоксичні і можуть захищати клітину від несприятливих впливів, ряд робіт було присвячено використанню нанокристалічного оксиду церію у біомедицині. Наприклад, було встановлено, що введення мікрокількостей діоксиду церію у сітківку ока значно послаблює негативний вплив УФ-випромінювання на фоторецепторні клітини. Низька токсичність нанодисперсного оксиду церію забезпечує порівняльну безпеку його застосування іп мімо, що дозволяє розглядати даний матеріал як потенційний лікарський препарат для терапії ряду захворювань, перш за все, онкологічних та захворювань, пов'язаних з окиснювальним стресом, в тому числі, віковими патологіями.

ІЩербаков А.Б., Иванова О.С, Спивак Н.Я., Козик В.В., Иванов В.К. Синтез и биомедицинские применения нанодисперсного диоксида церия. - Томск: МИздательский Дом Томского государственного университета, 2016. - 474 сві.

До теперішнього часу створено значну кількість методів одержання діоксиду церію в мікро- і нанорозмірному стані, включаючи методи синтезу з твердої, рідкої і газової фаз. Традиційно для синтезу СеО:г використовують твердофазні реакції, в тому числі реакції термолізу солей церію при високих температурах |Адасні С., ІтапаКа М. Тне Біпагу гаге вай охідез // Снет. ВНеу. 1998.

Мої. 98. Р. 1479-1514), зокрема, методом випаровування імпульсним пучком, механохімічного синтезу, в тому числі при кімнатній температурі (Сі Е., Ми Х., Рап Н. еї аЇ. Зупіпезе5 ої МО» (М-51і, Се, Зп) папорапісіез Бу зоїїа-5іаїе геасіопз аї атбріепі Іетрегайшге // Боїїд еїаїе сі. 2000.

Мої. 2. Р. 767-772. Ми Х., 1 Е., Ме Х. єї а)ї. Зупіпевів ої сепіит(ІМ) охіде игаїпе рапісіез Бу зоїїа- віаіе геасійопз // У. Ат. Сегат. бос. 2000. Мої. 83. Р. 964-966.1). До газофазних методів належать випаровування металевого церію в вакуумі з наступною конденсацією металу в холодній зоні і окисненням його до СеО»: |Т5споре А., Міпд У9.М. бБупіпевібв ої паповігисіигей саїа|уїс таїегіа!в5 ивіпд а тодайей тадпеїгоп зрицегіпд тесппідие // Маповіг. Маїег. 1994. Мої. 4. Р. 617-619. і газофазний термоліз легколетких органічних сполук церію (хімічного осадження з газової фази)

ІВаї МУ., Споу К.Г.., 5іві2ег М.Н.У., Зсооптап .). Тпегторпогевів-азвівієд марошиг рпазе 5зупіпезвів ої

Себ» апа Сехуї.х02.дейа папорапісіеєвз // Боїїй 5іаїе Іопісв. 1999. М. 116. Р. 225-228.

Найпоширенішими методом формування частинок із високою питомою поверхнею є осадження ІС. Юеєіасоцши, Р. Роі2ої, М. Могсгейце, У.М. Тагазсоп, С. Маздиеїїег, Спет. Маїег. 16 (2004) 93-99. "У.І.Кіт, 0. Кіт, 0.5. І ее, Рпузіса В 337 (2003) 42-51. В. ТаКанНавні, 5. заю, Т. Бодезамжа, М. МаКатига, 5. Тотіуата, ГТ. Ковиді, 5. Мо5піда, У. Мапозсі. Мапоїеснпої. 1 (2001) 169-1769І, гідротермальний синтез ІМ. 7амжаайзкі, У. АПоувз Сотра. 454 (2008) 347-351. О. ім, Н.

Пи, М. Мапа, 7. Хи, сх. Міп, Маїег. Ве5. ВиїЇ. 41 (2006) 697-702), сольвотермічний синтез (0.5.

Ває, В. Гіт, В.І. Кіт, К.5. Нап, Маїег. Ген. 56 (2002) 610-613), золь-гель ІВ. Кзарабиїг, Е. сані, 5. МопоКазетіїй, Маїєг. Спет. Рпух. 99 (2006) 318-324. Х.Р. Бопо, Н.В. 20и, М.М. іп, Іпі. 9.

Нуайгодеп Епегау 31 (2006) 2337-2344. Х. 7/пепо, Х. папа, 2. Бапо, Х. Мапо, 5. Мапа, 5. Ми, Саї.

Соттип. 7 (2006) 701-704), мікроемульсійний |У. 7Напа, Х. ди, 27.М. Ми, Т. Пи, Т.О. Ни, М.М. Хіє,

Спет. Маїег. 13 (2001) 4192-4197. М. І аовіпіроїапа, МУ. З!ЇНпівгрок, 5. Аззарбитгиподгаї, Спет.

Епо. 9. 127 (2007) 31-38.), темплатний |5.С. І ана, В. Вуоо, Спет. Соттип. (2003) 2138-2139, піролізний методи |У.О. Ни, М.Х. Її, Х.27. 7пои, М.Х. Саї, Маїег. Гей. 61 (2007) 4989-4992. Ці бо методи забезпечують формування частинок розміром нижче 100 нм, зокрема синтез у мікроемульсіях, піроліз аерозолей, золь-гель синтез, гідроліз в умовах мікрохвильової обробки дозволяє одержати наночастинки оксиду церію з розміром в інтервалі від 2-3 нм до 50 нм.

Найбільш цікавими при цьому є методи, що дозволяють синтезувати оксид церію з розміром частинок 5-10 нм і менше, оскільки при цьому починають проявлятися специфічні розмірні ефекти, у тому числі значне збільшення ширини забороненої зони відносно об'ємних зразків оксиду церію, а також зміна кисневої нестехіометрії, обумовлена збільшенням частки атомів, що знаходяться на поверхні частинок. Слід зазначити, що більшість з вказаних вище методів синтезу не дозволяють одержувати наночастинки оксиду церію вказаного розміру, вимагають використання дорогих реагентів та обладнання, що заважає їх практичному застосуванню, або стабілізатори, що використовуються, є токсичними і неприпустимими для застосування у біологічних системах.

Найпростішими з вказаних є рідиннофазний метод синтезу оксиду церію у водних і неводних середовищах, а саме, безпосереднє осадження гідратованого оксиду церію з розчинів солей церію (І) ї (ІМ) при додаванні розчинів сильних основ (патент США Мо О5З7534453, дата публ. 19.05.2009, МПК: АОІМ 59/16, АбІК 33/24), синтез в мікроемульсіях і зворотніх міцелах, утворених ПАР (наприклад, діоктилсульфосукцінатом натрію (патент США Мо О57553465, дата публ. 30.06.2009, МПК: В238 19/00, 8328 15/02, В248В 1/00, СОТЕ 1/00. 50) або олеіламіном заявка на патент США МеО520050066571, дата публ. 31.05.2005, МПК: СОТ 1/12). До цієї ж групи доступних способів формування наночастинок відносять методи синтезу з розплавів.

Очевидними перевагами методів отримання нанодисперсного діоксиду церію з розчинів є економічність і відсутність необхідності використання спеціалізованого дорогого устаткування, проте, утворені маленькі частинки мають високу схильність до агломерації. Для контролю розміру частинок та їхньої стабілізації використовували лецитин, що не має цитотоксичних властивостей |(Момеї! зупіпевіб5 ої сепйит охіде папорапісіІев5 Тог їїеє гадіса! зсамепадіпд. Тзаї УУ,

Оса-Созвіо .), Адегіпд К, бітрзоп МЕ, Аїкіпзоп МА, Ууаззепаї! СН, Сопвіапіїпіаі5 І, Зідтипа МУ.//

Мапотейа. 2007 дип; 2(3):325-32|, одержані наночастинки розміром 3,5 нм були стійкими у буферному розчині тринатрійцитрату. Ще один біологічно допустимий полімер- стабілізатор - це декстран |Зупіпевзів ої ЮОехігап-Соаїєд Мапосегіа м/йй рН-дерепаеєпі Апійохідапі Ргорепіє5 .М.

Реге, А. Авзаїї, 5. Май, С КаїнНапів// М5ТІ. Мапоїеспй 2008 Сопієгтепсе Ргодгат Абрзігасі. Нупев

Зо Сопуепійоп Сепієг, Вовіоп, Маззаспизейв, дипе 1-5, 2008). Одержані наночастинки складалися із ядра оксиду церію розміром 4 нм, оточеного оболонкою декстрану, із загальним розміром наночастинки 10 нм, і як показали автори, одна із самих важливих властивостей наночастинок оксиду церію, а саме, його автокаталітична поведінка або здатність зворотно переходити із стану Се в Се, в даних умовах зберігається: перекис водню і пероксильні радикали можуть вільно проходити через гідрофільне покриття декстрану та окиснювати Се-зЗ до Се.

В патенті США (55132048, дата публ. 21.06.1992, МПК: Аб1К33/38)|, описано процес стабілізації наночастинок оксиду церію оцтовою кислотою та ацетатом амонію. Згідно з патентами США (057534453, дата публ. 04.06.1999, МПК: А0ОІМ 59/16, АбІК 33/24 та 55344588, дата публ. 09.06.1994, МПК: Аб1К33/38|, продукт одержують прямим гідролізом солей церію аміаком з наступним висушуванням або кальцинацією осаду, що забезпечує формування монокристалічних частинок, проте, вимагає редиспергування, а отже, актуальний розмір частинок залежить від умов подрібнення.

У зв'язку з вищезазначеним, найбільш актуальним є розробка методу синтезу наночастинок оксиду церію з розміром до 15 нм з використанням нетоксичних стабілізаторів, що мають бути стійкими у водних дисперсіях або біологічних середовищах. Обов'язковою умовою для біологічного застосування даних матеріалів є їхня стійкість при нейтральних, слабокислих та лужних значеннях водневого показника, що відповідають значенням рН біологічних об'єктів.

Стабільність частинок та їхнього розміру, як і дисперсії за необхідністю, може бути досягнута шляхом формування частинок оксиду церію на поверхні високодисперсного носія. Частинки діоксиду церію розміром 0,8-6,7 нм було отримано шляхом його осадження з розчину нітрату церію гіроксидом амонію у присутності монтморилоніту, із подальшим відділення і промивання осаду діоксиду церію на носії (СогобіпекКії ГОМ. Мигком а.Мми., Вагапом О.А. Ргодисіоп ої підн рогоб5йу папорапісіе5 ої сепцт охіде іп сіау // Місторогои5 апа Мезорогоиз Маїегіа!5.-2007.-100. -

Р. 134-138.|.

По використанню золів діоксиду кремнію в композиціях відомим є спосіб стабілізації частинок оксиду церію, зокрема в області створення полірувальних сумішей, описаний в заявці на патент ЕР 1456313 А1, дата публ. 03.07. 2003. Корисна модель стосується способу отримання оксиду церію на поверхні діоксиду кремнію, що включає отримання водної дисперсії діоксиду кремнію з розчину, що містить прекурсор оксиду церію (церій(П) нітрат) і окиснювач з бо подальшим внесенням гідроксиду амонію. Було виявлено, що весь вміст церію сконцентровано на частинках кремнезему, хоча можна припустити, що деякі частинки оксиду церію можуть осідати на дні реактора, в якому відбувається реакція окиснення. Тому вважають, що групи на поверхні діоксиду кремнію залучаються у перебіг реакції утворення оксиду церію. Це сприяє високому виходу реакції і мінімізує втрати. Ще одна перевага використання діоксиду кремнію є короткий час реакції, тобто час, що минув з моменту перемішування попередника церію з додатковими компонентами. В такій системі покриття частинок діоксиду кремнію частинками відбувається практично миттєво. Утворені частинки мають розмір 10 - 30 нм за умови проведення процесу при 30-35 70.

В російському патенті (ВО 2411995 С2, дата публ. 20.02.2011) заявлено спосіб формування композиту оксид церію/неорганічний оксид, що базується на змішуванні колоїдної дисперсії оксиду церію та колоїдної суспензії носія (неорганічного оксиду) з подальшим прожарюванням висушеного осаду при температурі 600 "С та вище, тобто фактично виконується спікання двох окремих компонентів з метою одержання каталітично активного композиту.

Патент США (55891205 (А), дата публ. 04.06.1999, МПК: Сб0921/02, СО9КЗ/Л14), описує метод формування композиту з діоксиду кремнію і оксиду церію шляхом гідротермального синтезу. У описаному способі синтезований оксид церію спочатку деагломерують з використанням млина, а потім отриману дисперсію оксиду церію змішують з дисперсією на основі золю діоксиду кремнію.

Подібний підхід представлено у патенті КНР |(СМ101875873(В), дата публ. 06.12.2012, МПК:

С1ОМ125/10)Ї, який полягає у одержанні наночастинок оксиду церію з церію нітрату шляхом додавання етанольного розчину тетраєтоксисилану у присутності поліетиленгліколю та перекису водню із подальшим внесенням розчину амонію гідроксиду. Після осадження композитні частинки сушили для видалення розчинників та витримували 1-2 години при 600 "С.

Особливістю такого методу є можливість формування частинок різної морфології з розміром 8- 10 нм.

Відомий спосіб формування високодисперсного діоксиду церію та СеО»/51О» композитів є співосадження у середовищі водного кремнеземного гелю (5іїїса адоаде!-сопіїпей со-ргесіріайоп (БАСОР)). Метод дозволяє збільшити питому поверхню частинок церію діоксиду до 200 м'3/ і полягає у внесенні розчиненого в кислоті (4 М розчин азотної чи гідрохлориду) церію нітрат

Зо гексагідрату до водного розчину натрію силікату із подальшим прожаренням утворених частинок при 55070. З використанням даного підходу формуються частинки розміром 2-5 нм. Пгепе

І оре, Тегеза МаЇде5-501Їїі5, Сстедогіо Магбап, Те зупіпевів ої підп зипасеє агєа сегпішт охіде апа сепшт охіде/віїса папосотрозієв Бу їйе бвіїйса адиаде!-сопійпей со-ргесірйайнйоп Тесппідие.

Місторогои5 апа Мезорогои5 МаїетіаІ5 127 (2010) 198-204). Недоліком такого методу є 48 годин визрівання гелю з частинками церію та необхідність відмивати частинки від кремнеземного гелю в етанолі і ацетоні перед прожарюванням.

Також близьким за технічною суттю до запропонованого способу є нанокомпозит оксид церію-оксид кремнію з високою питомою поверхнею, отриманий з розчину нітрату церію в хлорводневій чи азотній кислоті з силікатом натрію в автоклаві, обробкою парами аміаку, ацетоном і високотемпературною обробкою при 500 "С. Питома поверхня кінцевого продукту становила 140-200 мг/г, розмір частинок діоксиду церію - 2-6 нм Горе? І., МаІде5-50її5 Т., Магтбрап а. Тне зупіпевів ої підп зипасе агєа сегішт охіде апа сепит охіадеє/5віїса папосотрозіїез Бу Ше війса адоаде!-сопіїпей со-ргесіріїанйоп Тесппідце // Місторогоиз апа Мезорогоив Маїегіа!5.-2010.- 127. - Р. 198-204. 40).

Аналогом запропонованого способу є спосіб, описаний у патенті США (05 5344588, дата публ. 09.06.1994, МПК Аб1К33/38|. Відоме технічне рішення пропонує таку схему одержання наночастинок оксиду церію: при перемішуванні у розчин нітрату церію (376,5 см3, що містив 1,37 моль/літр Се(МоОз)» і 0.02 моль/літр Се(МоОз)з) додали 1,123Зсмз 0,8 н. розчину гідроксиду амонію зі швидкістю 100 см3/год. Водну колоїдну дисперсію нагрівали 24 години при температурі 100 С у термошафії, після чого жовтий осад був відфільтрований та висушений на повітрі при кімнатній температурі.

Найближчим аналогом запропонованого способу є спосіб, описаний у патенті КНР

ІСМ101475792(8В), дата публ. 28.03.2012, МПК: СО9КЗ3/14|. Задану кількість церію нітрату розчиняють в суміші н-пропанолу і деіонізованої води у мольному співвідношенні 1: 2: 2, а потім хелатуючий агент (ацетилацетон або лимонна кислота) додають, перемішуючи при кімнатній температурі, щоб отримати прозорий світло-жовтий золь, в якому концентрація іонів церію знаходиться в діапазоні від 0.2 - 2 моль/л; потім вносять дисперсний 5іО2 при механічному перемішуванні з подальшою ультразвуковою обробкою; суміш відстоювали, висушували при 707С та прожарювали при 300-600 "С протягом 4 годин. Одержані композитні частинки мали бо розмір 400-450 нм, частинки оксиду церію - 5-10 нм.

Прототипом способу, що заявляється є спосіб отримання нанокомпозита оксид церію- алюмосилікатні трубки, описаний в патенті України на корисну модель Ме ОА74649 |, дата публ. 12.11.2012. Спосіб полягає у внесенні 0,5 М розчину Се(МОз)з3) до водної дисперсії алюмосилікатних трубок із подальшим додаванням 1 М розчину МНАОН до досягнення значень рН 8-9 зі швидкістю 0,02-0,05 мл/с. Одержаний осад багаторазово відмивали від нітрат-йонів та сушили при 120-150 "С. Розмір частинок оксиду церію для нанокомпозита СеО»/алюмосилікатні трубки (5 95 СеО») становить 4-11 нм, а для нанокомпозита СебО» /алюмосилікатні трубки (30 95

Се») - 6-15 нм.

Проте, за умов використання як розчинника води, іммобілізація сформованих частинок оксиду церію може бути обмежена сольватною оболонкою як на частинках носія, так і на частинці оксиду церію, що формується, а стабілізуючий розмір частинки ефект втрачається. До того ж, у нестабільній дисперсії носія знижується відтворюваність розподілу частинок як за розміром, так і розподілу оксиду церію на поверхні носія.

Аналізуючи відомі способи одержання композицій, що містять наночастинки оксиду церію, необхідно зазначити наступне: 1. Як правило, всі процеси проводять у дві стадії: на першій стадії отримують наночастинки оксиду церію, на другій - проводять термічну обробку для видалення побічних продуктів та залишків розчинників. 2. Розмір наночастинок оксиду церію є визначальним для його експлуатаційних (каталітичних, антиоксидантних) властивостей; із зменшенням розміру активність наночастинок підвищується. 3. Забезпечення контролю розміру частинок оксиду церію досягається шляхом введення стабілізатора.

Технічна задача, яку вирішує корисна модель, що заявляється, полягає у розробці більш досконалого та економічного способу одержання наночастинок оксиду церію зі стабілізацією їх на поверхні високодисперсних частинок оксиду кремнію.

Технічним результатом корисної моделі є одержання композиту, що містить нанорозмірні частинки оксиду церію з вузьким розподілом за розміром, стійких у широкому діапазоні водневого показника рн, особливо у слабокислій, нейтральній і слаболужній зоні, що відповідає

Зо значенню рнН біологічних систем, а також фармацевтичних і косметичних композицій, при цьому масова частка наночасток діоксиду церію у нанокомпозиті складає від 0,5-1,0 Ов, а їх розмір знаходиться у межах від 5 до 15 нм. В результаті реалізації даного корисної моделі отримують стабільний жовтуватий високодисперсний порошок, що утворює стабільні водні суспензії.

Поставлена технічна задача вирішується тим, що на поверхні нанодисперсного діоксиду кремнію в процесі термічної обробки формують однорідні наночастинки оксиду церію. Спосіб отримання нанокомпозиту оксид церію-діоксид кремнію включає введення етанольного розчину солі амоній-церій (ІМ) нітрату до сухого порошку діоксиду кремнію. Згідно з корисною моделлю, суміш діоксиду кремнію з розчином амоній-церій (ІМ) нітрату гомогенізують механічним перемішуванням до появи тиксотропного ефекту та піддають ультразвуковій обробці протягом 10 хвилин. Через годину до пастоподібної суміші по краплях вносять розчин амонію гідроксид до рН 8 та суміш знову піддають ультразвуковій обробці протягом 10 хвилин.

Для забезпечення регулювання розміру наночастинок, підтримують температуру при зміні водневого показника рН розчину солі церію та значення рН гідролізу солі церію. Розмір наночастинок оксиду церію можна регулювати шляхом зміни параметрів процесу (часу експозиції і швидкості зміни рН, часу ультразвукової обробки). Композит витримують 2 години та висушують при 80-90 "С до видалення спирту. При проведенні процесу без експозиції можна одержати ультрамалі наночастинки оксиду церію розміром у межах «1 нм.

Одержану композицію, що містить наночастинки оксиду церію і діоксид кремнію, не очищують від вихідних речовин, що не прореагували, та/або продуктів реакції відмиванням.

Після процесу осадження проводять термічне видалення розчинника та прожарювання продукту. Формування цільового продукту здійснюють при прожаренні висушеного композиту при 350-450 "С протягом 3-4 годин.

Згідно з корисною моделлю, процес ведуть без використання органічних стабілізаторів.

Функцію стабілізатора виконує поверхня наночастинок діоксиду кремнію при мінімальних витратах розчинника.

Корисна модель дозволяє одержати стабільний продукт, який об'єднує в собі споживчі властивості наночастинок оксиду церію та понижену токсичність носія.

Спосіб одержання стабільних наночастинок оксиду церію, запропонований даною корисною моделлю, може бути реалізований наступним чином.

У ємності готують етанольний розчин солі церію; необхідну кількість відбирають та змішують з сухим пірогенним діоксином кремнію. Додають мінімальну кількість етанолу до досягнення тиксотропної течії дисперсії. Після гомогенізації з використанням УЗДН, рН дисперсії підвищують уведенням розчину лугу. Як розчин лугу використовують водний розчин аміаку. При досягненні рН початку гідролізу солі церію спостерігається утворення гелю гідроксиду церію, який переходить у золь. Для досягнення однорідності за розміром і розподілом наночастинок оксиду церію після внесення гідроксиду амонію дисперсію знову гомогенізують 10 хвилин з використанням УЗДН. Розмір частинок, що утворюються, залежить від часу витримки системи при даних значеннях рН і температурі проведення реакції. По закінченні вибраного часу експозиції продукт висушують при 70-80 "С для видалення розчинника та прожарюють протягом 350-450 "С протягом 3-4 годин.

Спосіб дозволяє одержувати ультрамалі (6-12нм) стійкі у водному середовищі наночастинки оксиду церію на поверхні частинок діоксиду кремнію. На фіг. 1 наведено дифрактограми композитів, одержаних при різному часі експозиції, тобто часу витримки при постійній температурі та певному рН. Контроль розміру частинок також можна здійснювати зміною швидкістю введення гідроксиду амонію, тому цей параметр був застабілізований.

За наявності оксиду церію на поверхні частинок діоксиду кремнію ІЕТ (ізоелектрична точка) переміщується з рН-2,4 (для вихідного кремнезему) до рН 3,7, а щільність поверхневого заряду при рНе-7 змінюється з -0,02 до - 17,22 мкКл/см7. Гідродинамічний розмір частинок композиту, одержаний з використанням 7еїавігег Мапо 757 (МаїЇмет Іпвігитепів, ОК) у водній дисперсії, склав 220 нм при розмірі частинок вихідного кремнезему 56 нм. За результатами РФ А розмір частинок оксиду церію становив 5-15 нм. Одержаний за представленим способом композит виявляє високу коагуляційну та седиментаційну стабільність у водному середовищі (фіг. 2) при рН 5-6,5. На відміну від вихідного кремнезему, гідродинамічний розмір частинок якого з часом змінюється (фіг.2А), розмір та кількість частинок в дисперсії СеО»г/51О»2 (фіг.2Б) залишаються стабільними.

Одержані наночастинки у поверхневому шарі кремнезему, що перебувають переважно у стані СеО» (РФА), малотоксичні і є перспективним об'єктом біологічних досліджень.

Приклади одержання наночастинок оксиду церію на поверхні наночастинок діоксиду кремнію наведені нижче.

Приклад 1. 1. Наважку 0.835 г Се(МНа)г(МОз)в (амоній-церій(ІМ) нітрат (2:1:6)) розчинили в 50 мл етанолу та помістили в колбу ємністю 250 мл. 2. Додали в колбу з розчином солі церію 5г сухого пірогенного кремнезему. Суміш гомогенізували механічним перемішуванням та ультразвуковою обробкою протягом 10 хвилин до досягнення тиксотропної течії. 3. При перемішуванні на магнітній мішалці до суміші додали 20 мл етанолу. За умови зниженої кількості розчинника, що використовується на даному етапі, забезпечуються кращі умови рівномірного розподілення амонію гідроксиду при повільному його внесенні. 4. При постійному перемішуванні та кімнатній температурі до суміші по краплях зі швидкістю 0,03 мл/с внесли амоній гідроксид до досягнення значення водневого показника рн 8. 5. Постійно перемішуючи, витримали суміш протягом 1 години. 6. В сушильній шафі при 1-80 "С видалили розчинник та надлишок амонію гідроксиду. 7. Сухий порошок прожарили при 1-450 "С протягом З годин. В одержаному нанокомпозиті оксид церію склав 0,63 мас. 95.

Приклад 2.

Спосіб одержання наночастинок оксиду церію на поверхні частинок діоксиду кремнію реалізували аналогічно способу, описаному в прикладі 1 (пп.1-7), за винятком того, що час прожарювання композиту був збільшений до б годин. При цьому знизилася кількість гідратів окису та оксидів церію виду СегОз і збільшилася кількість оксиду церію виду Себ».

Приклад 3.

Спосіб одержання наночастинок оксиду церію на поверхні частинок діоксиду кремнію реалізували аналогічно способу, описаному в прикладі 1 (пп.1-7), за винятком того, що був скорочений час експозиції, а саме: видалення розчинника проводилося через 10 хвилин після внесення надлишку гідроксиду амонію. При цьому розмір частинок оксиду церію у цільовому композиті зменшився до 1-2 нм.

Приклад 4.

Спосіб одержання наночастинок оксиду церію на поверхні частинок діоксиду кремнію реалізували аналогічно способу, описаному в прикладі 1 пп.1-7, за винятком того, що був бо скорочений час експозиції, а саме: видалення розчинника проводилося через 30 хвилин після внесення надлишку гідроксиду амонію. При цьому розмір частинок оксиду церію у цільовому композиті становив близько 7 нм.

Приклад 5.

Спосіб одержання наночастинок оксиду церію на поверхні частинок діоксиду кремнію реалізували аналогічно способу, описаному в прикладі 1, за винятком пункту 4, а саме: внесення гідроксиду амонію відбувалося при температурі дисперсії 60-70 "С. При цьому розмір частинок оксиду церію у цільовому композиті становив близько З нм.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   Спосіб отримання нанокомпозита оксид церію-діоксид кремнію, який включає приготування суспензії діоксиду кремнію в розчині солі церію з подальшим додаванням розчину гідроксиду амонію і формуванням оксиду церію в процесі термічної обробки, який відрізняється тим, що сухий порошок пірогенного діоксину кремнію диспергують в етанольному розчині солі амоній- церію (ІМ) нітрату, гомогенізують при мінімальній кількості розчинника до появи тиксотропного ефекту та піддають ультразвуковій обробці протягом 10 хвилин, по краплях додають розчин гідроксиду амонію до досягнення значення рН-8, випарюють розчинник при 1-80-9070 та прожарюють отриманий нанокомпозит при 1-350-450 "С протягом 3-4 годин. ко : хх ! жеі хо. нн | те шкудеа, : 1 ТА сх РУКУ і і сепУєкх Н : осі Н м Ж Н : А В ! пз НИ ши шу : З ій : о ї ! пі м Е ше МА | ї Мой х : : й І нут | що чн й мчч ! ЖХучкю. | МО Н Он НИ ви, і Бехта рани компе СУХО» у сКЕНрМНМХ з окутнеНМІ ЗО Су жа 100 хв. нн одн ГА ПОПОВ, оно нон пи ння : 1 : Я Н І ї ж У пИЖ : шк КЕЯШК НН. ще ' ' у. щ. ! В 5 іовекхі Н окохмаму Є омею В ! 2 и пен м ша ваш ! В : х сх ож І Е хе зе хх : ОС ване жастннк вехиенях» жрежнимма КАР ЗЖ кемпозвту БеМННМ Пов резулютатамів Вагова У Ве Мстнеехііу з Конетитиніско З меймтя пу р й опреуакою (захв, Фіг. 2