Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2021

Ключевые слова: nanodiamonds, alumina nanofibers, composite, sensor, metal ions, functionalization, phenol, наноалмазы, нановолокна оксида алюминия, композит, сенсор, ионы металлов, функционализация, фенол

Аннотация: Разработана методика получения на основе нановолокон оксида алюминия и наноалмазов детонационного синтеза сенсорного композита в виде твердых дисков толщиной 0,5 мм и диаметром 40 мм. Подобраны условия термической обработки дисков композита для придания им структурной стабильности в водных растворах. Обнаружен эффект осветления композита при обработке температурами выше 500 °C - темно-серый цвет материала меняется на белый. Обнаруженный эффект связан с удалением неалмазного углерода с поверхности наноалмазов, инкорпорированных в матрицу нановолокон оксида алюминия, при термической обработке композита температурами более 500 °C. В пользу этого свидетельствуют результаты синхронного термического анализа композитных материалов - термогравиметрического (ТГА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). В модельных экспериментах продемонстрирована применимость имеющего белый цвет композита для визуальной качественной оценки наличия фенола в водных пробах. Инкубацией образцов композита в растворах сульфата железа и сульфата меди проведена функционализация материала этими ионами металлов. Установлено, что каталитическая эффективность функционализированных ионами Cu²⁺ и Fe²⁺ композитов при тестировании фенола значительно возрастает, по сравнению с исходным композитом - в 2,6 и 3,2 раза, соответственно. A method of fabrication of a sensor composite based on alumina nanofibers and detonation synthesized nanodiamonds in the form of firm disks 0.5 mm thick and 40 mm in diameter has been developed. The conditions for thermal treatment of composite disks to impart them structural stability in aqueous solutions were selected. The effect of bleaching the composite was found when processing with temperatures above 500 °C - the dark gray color of the material changes to white. The observed effect is associated with the removal of non-diamond carbon from the surface of nanodiamonds incorporated in the alumina nanofibers matrix during thermal treatment of the composite at temperatures above 500 °C. This is confirmed by the results of simultaneous thermal analysis of composite materials - thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Model experiments have demonstrated the applicability of the white composite for a visual qualitative assessment of the presence of phenol in water samples. By incubating composite samples in iron sulfate and copper sulfate solutions the materials were functionalized with these metal ions. It was found that the catalytic efficiency of the composites functionalized with Cu²⁺ and Fe²⁺ ions during phenol testing significantly increases in comparison with the initial composite by a factor of 2.6 and 3.2, respectively.

Журнал: Актуальные вопросы биологической физики и химии

Выпуск журнала: Т. 6, № 2

Номера страниц: 321-324

ISSN журнала: 24999962

Место издания: Севастополь

Издатель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Севастопольский государственный университет"

• Ронжин Н.О. (Институт биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Посохина Е.Д. (Институт биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Михлина Е.В. (Институт вычислительного моделирования ФИЦ КНЦ СО РАН)
• Симунин М.М. (Сибирский федеральный университет)
• Рыжков И.И. (Сибирский федеральный университет)
• Бондарь В.С. (Институт биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)