Ученые синтезировали магнитные наночастицы, покрытые двумя слоями углерода, чтобы модифицировать их свойства для применения в устройствах по очистке воды от органических красителей – одного из самых опасных видов загрязнителей. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.
Ухудшение качества воды, ее загрязнение различными соединениями — одна из угроз, стоящих перед человечеством. Красители составляют основную группу химических веществ, загрязняющих водные экосистемы. Они содержатся в стоках различных производств – текстильного, кожевенного, косметического, бумажного и других. Многие лаборатории в мире работают над созданием эффективных, недорогих в производстве, способных выдерживать много циклов материалов для очистки воды, в том числе на основе магнитных наночастиц. Особое внимание к ним связано с возможностью удаления из воды наночастиц, поглотивших загрязнители, с помощью магнитного поля.
Международный коллектив ученых из России и Тайваня модифицировал свойства магнитных наночастиц, покрыв их двумя слоями углерода. Как отмечают исследователи ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», первый слой углерода образовывался в одностадийном процессе непосредственно при синтезе самих магнитных наночастиц методом термического разложения. Второй слой углерода наносился при обработке этих частиц в растворе глюкозы. Одним из преимуществ полученного материала является большая величина намагниченности, существенно превышающая данные, представленные в литературе. Чем больше намагниченность частиц, тем меньшее магнитное поле необходимо для извлечения их из воды.
Было обнаружено также интересное явление: в результате обработки в глюкозе наночастицы стали самопроизвольно объединяться в крупные стабильные конгломераты одинаковой правильной формы и размеров.
«Особенностью этих наночастиц является сочетание высокой адсорбционной способности толстой углеродной оболочки с большой величиной намагниченности магнитного ядра. Это может улучшить их характеристики или придать новые свойства, полезные для различных приложений. Одним из важнейших является использование их для адсорбции загрязняющих веществ из воды. Мы провели детальные исследования механизмов и кинетики адсорбции ряда органических красителей из водных растворов и выявили, какой тип красителей наиболее эффективно поглощается изучаемыми наночастицами. Неожиданно обнаруженное явление самосборки наночастиц в крупные конгломераты правильной формы мы связываем с тем, что молекулы глюкозы, растворенной в воде, служат своеобразными каркасами для накапливающихся вокруг них частиц, покрытых однослойной углеродной оболочкой», — рассказала Оксана Иванова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН.
Исследование поддержано Российским фондом фундаментальных исследований (№ 19-52-52002) и Министерством науки и технологий Тайваня.
Информация предоставлена Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
Источник фото: ФИЦ КНЦ СО РАН / ksc.krasn.ru
