Диссертация (1150416), страница 14
Текст из файла (страница 14)
80. Из этих вольтамперограмм видно, что прискорости развертки потенциала 5 мВ/с, на поверхности электрода проходятэлектрохимические реакции восстановления Co4+ → Co3+ при напряжении +314мВ и окисления Co3+ → Co4+ при напряжении +696 мВ.Рис. 80. Циклические вольтамперограммы для электрода пеноникеля снанослоем Co2,4FeOy·nH2O, полученные при различных скоростяхсканирования.Изучение кривых заряда-разряда (рис.
81) даёт возможность определитьудельную ёмкость такого электрода, которая при плотности тока в 1 А/г оказалосьравной 340 Ф/г, а при плотности тока 2 и 5 А/г соответственно 255 и 75 Ф/г.100Рис. 81. Гальваностатические кривые заряд-разряд для электродапеноникеля с нанослоем Co2,4FeOy·nH2O, полученные при различныхплотностях тока.С целью изучения возможности применения марганец-железо-содержащихслоёв в качестве электродного материала электрохимического безэнзимногосенсора для определения пероксида водорода была синтезирована на поверхностислоя ITO на стекле в результате 20, 30, 40 и 50 циклов ИН серия образцов,отличающихся толщиной наносимого слоя и для них в лаборатории профессораС.С.
Ермакова в рамках магистерской диссертации Беляниновой С. И.«Применение наноматериалов на основе оксидов марганца для определенияпероксида водорода» получены вольтамперограммы. Их сравнение показало, чтовсе образцы имеют различную площадь внутри вольтамперометрическойзависимости (рис. 82), которая составляет, соответственно, 3,45∙10 6, 7,95∙106,7,21∙106 и 6,69∙106 мкА∙мВ. Нетрудно заметить, что наибольшую площадь имеетобразец, полученный после 30 циклов ИН, и именно он был использован вдальнейшей работе для изучения возможности создания сенсора на пероксидводорода. На наш взгляд, такой эффект изменения площадей может бытьобъяснен тем, что образец, синтезированный при меньшем числе циклов ИН,имеет сравнительно недостаточное количество электроактивного вещества, а прибольшем числе циклов наблюдается увеличение электрического сопротивления за101счет большей толщины слоя оксида марганца и железа, который проявляетполупроводниковые свойства, и уменьшения полезного регистрируемого сигнала.Для образца со слоем Mn2FeOx·nH2O, синтезированным в результате 30цикловИНнаблюдаетсяэффектвлияниянавольтамперометрическиезависимости наличия в электролите электрохимической ячейки растворенногопероксидаводорода.Причём,дажевведениеврастворпероксидасконцентрацией на уровне 10-8 М существенно изменяет интенсивность пика при 150 мВ катодной полуволны, который отвечает восстановлению Mn4+ → Mn3+.Дальнейшее увеличение концентрации до 5∙10-8 фактически линейно уменьшаетинтенсивность этого пика и далее наступает насыщение.
Можно предположить,что введенный в раствор пероксид водорода участвует в химическомвосстановлении Mn4+ → Mn3+ и это приводит к уменьшению наблюдаемогоэлектрохимического сигнала. Не вызывает сомнения, что данный эффект можетоткрыть новые возможности при безэнзимном определении ультрамалыхконцентраций пероксида водорода.Рис. 82. Циклические вольтамперограммы, полученные в 0,1 М раствореNa2SO4 с добавками раствора H2O2 различных концентраций, дляэлектрода ITO на стекле со слоем Mn2FeOx∙nH2O, синтезированнымметодом ИН в результате 30 циклов обработки.102Бактерицидные свойства изучались для слоёв, синтезированных наповерхности пластинок стекла размером 10 х 40 х 0,2 мм в результате 15 и 30циклов ИН с использованием раствора K2FeO4 (C = 0,001 M) и AgNO3 (C = 0,01M) с прибавлением NH4OH (pH = 9,5). Время обработки в растворах реагентов ипромывной жидкости составляло 30 секунд.
Методом РСМА для образцов,полученных по данной методике на поверхности монокристаллического кремниябыло установлено нахождение в составе слоя атомов железа и серебра ссоотношением атомных концентраций Fe : Ag равным 1,0 : 0,4.Исследованиябактерицидныхсвойствпроводилисьвлабораториибактериологии Российского НИИ гематологии и трансфузиологии ФМБА Россиив Санкт-Петербурге по отношению к шаровидной грамположительной бактериирода стафилококк (Staphylococcus aureus).Для этого в соответствии с методикой [139] в качестве питательной средыиспользовали агаризованную среду АГВ с рН 7,1.
Среду расплавляли на водянойбане, охлаждали до 50°С и разливали по 20 мл в чашки Петри. Далее готовиливзвесь 24 часовой культуры музейного штамма Staphylococcus aureus 209Р визотоническом растворе хлорида натрия по оптическому стандарту мутности 5ЕД. Готовую взвесь разводили изотоническим раствором хлорида натрия в 10 раз.1 мл взвеси наносили на поверхность чашки с питательной средой ипокачиванием чашки равномерно распределили взвесь по всей поверхностисреды. Избыток взвеси удаляли пипеткой и приоткрытые чашки подсушивали прикомнатной температуре 15 минут. Чашки с образцами инкубировали в термостатепри 37°С в течение 24 часов.Бактерицидные свойства образца оценивали по площади, незаселённойколониями штамма в районе исследуемой пластины стекла с синтезированнымслоем. Как видно из рис. 83 нанослои, полученные по данной методике взначительнойстепениподавляютростмикроорганизмов.Так,слойAg0,4FeOx∙nH2O, полученный в результате 15 циклов ИН подавляет рост103микроорганизмов на расстоянии 2,5 мм от подложки, а слой, полученный врезультате 30 циклов ИН – на расстоянии 3,5 мм.Рис.83.Фотографиипрямоугольныхстеклянныхпластиннаповерхности питательной среды со слоем Staphylococcus aureus 209Р,находящихся в чашке Петри и выдержанных в условиях инкубации.
Нанижнюю половину пластин перед испытанием были нанесены слоиAg0,4FeOx∙nH2O, синтезированные в результате 15 (а) и 30 (б) циклов ИН.Желтый фон представляет слой Staphylococcus aureus 209Р, выросшийна поверхности питательной среды. Темный зазор характеризует областьвокруг пластины с синтезированным слоем, в которой не происходилрост бактерий.Измерения магнитных свойств проводились для образцов предметныхстеколсослоямииспользованием(NH4)2MoO4.Fe3O4@MoOx∙nH2O,слабокислогоОнипоказали,полученнымиколлоидногочтораствораобразцыметодомFe3O4обладаютиИКНсрастворасвойствомсуперпарамагнетика, с величиной удельной намагниченности насыщения (рис.
84)равной ~ 55 А·м2/кг. Коэрцитивная сила и остаточная намагниченность оказалисьдля обоих образцов пренебрежимо малыми.104Рис.84.Криваянапряжённостизависимостимагнитногополяудельнойнанослоя,намагниченностисинтезированногоотврезультате 30 циклов ИКН с использованием коллоидного раствораFe3O4 и раствора (NH4)2MoO4.105III.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1. Слои аморфного Fe2O3·nH2O могут быть синтезированы методом ИН сиспользованием в качестве реагентов раствора (NH4)2Fe(SO4)2 и раствора K2FeO4,а также методом ИКН с использованием водной суспензии Fe(OH)3 и раствораK2FeO4.2. Применение при синтезе методом ИКН в качестве реагентов раствораK2FeO4 и суспензии Fe(OH)3-M(OH)x [M = Ga, In, Y или Zr], полученнойчастичным гидролизом раствора смеси нитрата Fe(III) и нитрата одного изотмеченных металлов даёт возможность получить на поверхности подложки слоиMxFeOy∙nH2O [M = Ga, In, Y или Zr].3.
Применение при синтезе методом ИН в качестве одного из реагентовраствора соли Mn(II), Co(II), Ce(III), Cu(II) или Y(III), а второго – раствораK2FeO4 даёт возможность синтезировать соответственно слои Mn2FeOx∙nH2O,Co2,4FeOy·nH2O, Ce1.1FeOx·nH2O, Cu0.9FeOx·nH2O или Y1.3FeOx·nH2O.4. Коллоидный раствор γ-Fe2O3 может быть получен в результате обработкиосадка наночастиц Fe3O4 раствором K2FeO4 с последующим удалением продуктовреакции промывкой декантацией и пептизацией полученного осадка растворамиHClO4 или N(CH3)4OH.5.СлоикомпозитовсобщимиформуламиFe3O4@Fe(CN)6∙nH2O,Fe3O4@MOx∙nH2O [M = V(V), Mo(VI), Cu(II)] и Fe3O4@ZrOx(CO3)y∙nH2O,содержащих наночастицы Fe3O4, могут быть синтезированы методом ИКН сиспользованием в качестве реагентов коллоидного раствора Fe3O4 и раствора,соответственно,K4[Fe(CN)6], K3[Fe(CN)6], NH4VO3, (NH4)2MoO4, аммиачногораствора Cu(OAc)2 или карбонатного раствора ZrOCl2.
Слои композитов собщими формулами γ-Fe2O3@CuO∙nH2O и γ-Fe2O3@Fe(CN)6∙nH2O, содержащихнаночастицы γ-Fe2O3, могут быть синтезированы методом ИКН с использованиемколлоидного раствора γ-Fe2O3 и, соответственно, аммиачного раствора Cu(OAc)2или раствора K4[Fe(CN)6].1066.СинтезированныеметодомИНслоиMn2FeOx∙nH2Oмогутбытьрекомендованы для применения в составе электродов при амперометрическомбезэнзимном определении H2O2 в водных растворах, слои Ag0,4FeOx∙nH2O вкачестве бактерицидного покрытия, а слои Fe3O4@MoO3∙nH2O – покрытия сосвойствами суперпарамагнетика.107Список литературы1.
Губин С.П., Кошкаров Ю.А., Хомутов Г.Б., Юрков Г.Ю. Магнитныенаночастицы: методы получения, строение и свойства // Успехи химии. – 2005. –T. 74, № 6. – C. 539-574.2. Нипан Г.Д., СтогнийА.И., Кецко В.А. Оксидные ферромагнитныеполупроводники: покрытия и пленки // Успехи химии. – 2012. – T. 81, № 5. – C.458-475.3. Popkov V.I., Almjasheva O.V. Yttrium orthoferrite YFeO3 nanopowders formationunder glycine-nitrate combustion conditions // Russ. J. Appl. Chem.
– 2014. Vol. 87, №2. – P. 167-171.4. Giménez J., Martínez M., de Pablo J., Rovira M., Duro L. Arsenic sorption ontonatural hematite, magnetite, and goethite // J. Hazard. Mater. – 2007. Vol. 141, № 3. –P. 575-580.5. Тugova Е.А., Gusarov V.V. Peculiarities of layered perovskite-related GdSrFeO4compound solid state synthesis // J. Alloys Compd. – 2011. – Vol.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
