Учёные «БелГУ» создали наноматериалы на основе редкоземельного элемента

Химики Белгородского государственного университета разработали методику синтеза неорганических соединений с уникальными свойствами, которые улучшат работу нанореакторов, катализаторов, суперконденсаторов. 

Учёные Белгородского госуниверситета по разработанной в рамках гранта РФФИ методике синтеза получили новые церийсодержащие слоистые двойные гидроксиды с заданными, генерируемыми специфическим свойствами – каталитическими, электрическими и магнитными. 

За последнее десятилетие в научном мире проведено достаточно много исследований по синтезу новых неорганических соединений – двойных слоистых гидроксидов. Повышенный интерес обусловлен их уникальными свойствами, которые можно задавать уже на стадии синтеза. По словам профессора кафедры общей химии НИУ «БелГУ», доктора химических наук Ольги Лебедевой, основным преимуществом двойных слоистых гидроксидов является возможность регулирования структурных, кислотно-основных и адсорбционных свойств. Это в свою очередь создает условия для получения материалов с заранее заданными характеристиками, что обуславливает широкий спектр их применения – например, в качестве нанореакторов для проведения химических реакций в ограниченном объёме или сорбентов для удаления радиоактивных отходов из загрязнённых вод. 

«Включение в структуру этих неорганических соединений крупного редкоземельного катиона – церия — является довольно сложной и вместе с тем перспективной исследовательской задачей. Мы решили использовать церий, поскольку рассчитывали, что именно редкоземельные элементы придавали новые свойства многим другим материалам. Церийсодержащий однофазный продукт со структурой гидроталькита мы получили в результате гидротермальной обработки в течение 48 ч при 120 градусах. По сути, это нанопродукт, – поясняет Ольга Лебедева.

Структура и валентное состояние церия в полученных образцах были подтверждены в ходе совместного с сотрудниками Курчатовского института исследования тонкой структуры рентгеновского поглощения. Синтезированный учёными НИУ «БелГУ» материал состоит из пластинчатых частиц размером около 65 нм. В настоящее время группа учёных института фармации, химии и биологии продолжает исследования полученных материалов: изучается устойчивость этих соединений, возможность появления специфических свойств, ведутся работы по модификации и оптимизации условий синтеза нового наноматериала. 

«Главный успех нашей работы в том, — говорит Ольга Лебедева, — что мы синтезировали двойные слоистые гидроксиды. Три с половиной процента церия удалось поместить в слои. Мы рассчитываем, что полученные наноматериалы должны обладать уникальными свойствами. Сейчас наша задача – изучить их электрические, свойства, особенно интересны церийсодержащие материалы как катализаторы. Мы также надеемся, что церий должен был изменить и магнитные свойства полученного материала.»

Новые церийсодержащие материалы в зависимости от генерируемых на этапе синтеза свойств могут найти самое разнообразное применение. Как отмечает профессор НИУ «БелГУ» Ольга Лебедева, перспективным направлением их использования является разработка суперконденсаторов, поскольку это современное устройство для хранения энергии, а цериевый слоистый гидроксид рассматривается как потенциальный электродный материал для суперконденсаторов.