Механизм и кинетика роста наночастиц серы и сульфатов щелочноземельных металлов при их соосаждении из истинных полисульфидных растворов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Синтезированы наночастицы сульфатов щелочноземельных металлов (СЩЗМ) и нанокомпозитов СЩЗМ с наночастицами серы (наносера) из водных растворов полисульфидов (ВРП) щелочноземельных металлов (ЩЗМ) кальция, стронция и бария (CaSn, SrSn, BaSn; n>1). ВРП ЩЗМ получены в водной среде при температурах 70 и 90°C в результате реакции между гидроокисью металла с серой. Установлено, что применение механически активированной в дезинтеграторе серы для синтеза позволяет получить за меньшие времена более высокие концентрации ВРП ЩЗМ. С целью установления возможных механизмов механохимической перекристаллизации в жидких средах методом статического рассеяния света определена кинетика укрупнения частиц в результате обратимой агрегации наночастиц серы и сульфатов ЩЗМ. Обнаружено, что вначале формируются частицы с размерами около 30 нм, которые со временем укрупняются до десятков мкм. Величины константы скорости укрупнения (агломерации) частиц (Q) растут с концентрацией кислот, а оптимальное их значение для реализации Q-механизма составляют 10 %. Найдено, что применение ПАВ (неонол; концентрация 5 %) приводит к многократному снижению Q. Обнаружено также, что величина Q возрастает с температурой и для оптимального интервала 300÷350 K установлены энергии активации процессов укрупнения частиц S/MeSO4. Рассмотрены практические аспекты результатов работы на примере использования полученных образцов для проращивания зерен пшеницы, а также гидрофобность образцов S/MeSO4 в результате наличия в них серы.

Об авторах

Ф. Х. Уракаев

Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН

Email: urakaev@igm.nsc.ru
630090, Новосибирск, Россия

И. А. Массалимов

Уфимский университет науки и технологий; Технологический институт гербицидов

450076, Уфа, Россия; 450029, Уфа, Россия

Б. С. Ахметшин

Уфимский университет науки и технологий

450076, Уфа, Россия

Б. И. Массалимов

Физический институт имени П. Н. Лебедева

119333, Москва, Россия

А. Н. Хусаинов

Уфимский университет науки и технологий

450076, Уфа, Россия

М. Р. Самсонов

Уфимский университет науки и технологий

450076, Уфа, Россия

Ш. С. Мустафокулов

Уфимский университет науки и технологий

450076, Уфа, Россия

Список литературы

  1. Массалимов И. А., Самсонов М. Р., Ахметшин Б. С., и др. // Коллоидн. журн. 2018. Т. 80. № 4. С. 424. doi: 10.1134/S0023291218040080 [Massalimov I.A., Samsonov M.R., Akhmetshin B.S., et al. // Colloid J. 2018. V. 80. № 4. P. 407. https://doi.org/10.1134/S1061933X18040087]
  2. Массалимов И.А., Ахметшин Б.С., Массалимов Б.И., Уракаев Ф.Х. // Журн. физ. химии. 2024. Т. 98. № 1. С. 124. doi: 10.31857/S0044453724010179 [Massalimov I.A., Akhmetshin B.S., Massalimov B.I., Urakaev F. Kh. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2024. V. 98. № 1. P. 120. https://doi.org/10.1134/S003602442401014X]
  3. Уракаев Ф.Х., Буркитбаев М.М. // Журн.физ.химии. 2023. Т. 97. № 10. С. 1471. doi: 10.31857/S0044453723100254 [Urakaev F. Kh., Burkitbaev M.M. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2023. V. 97. № 10. P. 2231. https://doi.org/10.1134/S0036024423100254]
  4. Narayan O.P., Kumar P., Yadav B., et al. // Plant Signal. Behav. 2023. V. 18. № 1. P. e2030082 (11pp). https://doi.org/10.1080/15592324.2022.2030082
  5. Garcia A.A., Druschel G.K. // Geochem Trans. 2014. V. 15. P. e2030082 (11pp). https://doi.org/10.1186/s12932-014-0011-z
  6. Ghotekar S., Pagar T., Pansambal S., Oza R. // Adv. J. Chem. B. 2020. V. 2. № 3. P. 128. https://doi.org/10.22034/ajcb.2020.109501
  7. Jin H., Sun Y., Sun Z., Yang M., Gui R. // Coord. Chem. Rev. 2021. V. 438. P. 213913 (35pp). https://doi.org/10.1016/j.ccr.2021.213913
  8. Samrat K., Chandraprabha M.N., Krishna R.H., et al. // Mater. Technol. 2022. V. 37. № 14. P. 3025. https://doi.org/10.1080/10667857.2022.2115757
  9. Sun Y., Jiang Y., Li Y., et al. // Chem. Sci. 2024. V. 15. № 13. P. 4709. https://doi.org/10.1039/D3SC06122A
  10. Lockhart C.L.F., Hojjatie M.M., Dimitriadis A. Polysulfide compositions and processes for making same: EP 3819282 // Bull. 2021. № 19. P. 13. https://data.epo.org/publication-server/rest/v1.0/publication-dates/20210512/patents/EP3819282NWA1/document.pdf
  11. Chao J.-Y., Yue T.-J., Ren B.-H., et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2022. V. 61. № 16. P. e202115950 (8pp). https://doi.org/10.1002/anie.202115950
  12. Amna R., Alhassan S.M. // ACS Appl. Polym. Mater. 2024. V. 6. № 8. P. 4350. https://doi.org/10.1021/acsapm.4c00272
  13. Ибарра Ф., Мейер К., Штефан Х., Торстен Х. Способ получения наночастиц сульфатов щелочноземельных металлов: Патент RU2338690 // Б.И. 2008. № 32. С. 10. https://patentimages.storage.googleapis.com/1f/4d/bf/f9e0e5d42a5b1d/RU2338690C2.pdf [Ibarra F., Mejer K., Shtefan Kh., Torsten Kh. Method of obtaining nanoparticles of sulphates of alkali earth metals: Patent RU2338690 // Bull. 2008. № 32. P. 10. https://patents.google.com/patent/RU2338690C2/ru]
  14. Prutviraj K. Ramesh T.N. Surfactant mediated synthesis of barium sulfate, strontium sulfate and barium-strontium sulfate nanoparticles // Inor. Nano-Met. Chem. 2019. Vol. 49. № 4. P. 93—99. https://doi.org/10.1080/24701556.2019.1603162
  15. Alhseinat E., Abi J.M., Afra A., et al. // Surfaces and Interfaces. 2021. V. 22. P. 100875 (12pp). https://doi.org/10.1016/j.surfin.2020.100875
  16. Ahmad M.N., Nadeem S., Hassan S.U., et al. // Dig. J. Nanomat. Biostruct. 2021. V. 16. № 4. P. 1557. doi: 10.15251/DJNB.2021.164.1557; https://chalcogen.ro/1557_AhmadMN.pdf
  17. Lu M.Q., Cao J.J., Wang Z.Y., Wang G.Q. // Minerals. 2022. V. 12. № 10. P. 1289 (23pp). https://doi.org/10.3390/min12101289
  18. Tritschler U., Van Driessche A.E.S., Kempter A., et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2015. V. 54. № 13. P. 4083. https://doi.org/10.1002/anie.201409651
  19. Chen S., Jiang Y., Xu Y., et al. // Mater. Res. Express. 2019. V. 6. № 10. P. 1050b8 (9pp). doi: 10.1088/2053-1591/ab4070
  20. Barone A.W., Pringle M., Nguyen D., Dziak R. // Int J Dent Oral Health. 2020. V. 6. № 4. 7pp. https://dx.doi.org/10.16966/2378-7090.325; https://www.sciforschenonline.org/journals/dentistry/article-data/IJDOH325/IJDOH325.pdf
  21. Jia C., Wu L., Chen Q., et al. // CrystEngComm. 2020. V. 22. № 41. P. 6805. https://doi.org/10.1039/D0CE01173H
  22. Burgos-Ruiz M., Pelayo-Punzano G., Ruiz-Agudo E., et al. // Chem. Comm. 2021. V. 59. № 59. P. 7304. https://doi.org/10.1039/D1CC02014E
  23. Jia C.Y., Wu L.C., Fulton J.L., et al. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. № 6. P. 3415. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c10016
  24. Liu Y., Lu R., He L., et al. // Coatings. 2022. V. 12. № 6. P. 860 (11pp). https://doi.org/10.3390/coatings12060860
  25. Maslyk M., Dallos Z., Koziol M., et al. // Adv. Funct. Mater. 2022. V. 32. № 20. P. 2111852 (11pp). https://doi.org/10.1002/adfm.202111852
  26. Li Y.-F., Ouyang J.-H., Zhou Y., et al. // Mater. Lett. 2008. V. 62. № 29. P. 4417. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.07.053
  27. Nafi A.W., Taseidifar M., Pashley R.M., Ninham B.W. // Substantia. 2020. V. 4. № 2 (Supl. 1). P. 95. https://doi.org/10.36253/Substantia-1031
  28. Bakhtiar A., Chowdhury E.H. // Asian J. Pharm. Sci. 2021. V. 16. № 2. P. 236. https://doi.org/10.1016/j.ajps.2020.11.002
  29. Lauer A.R., Hellmann R., Montes-Hernandez G., et al. // J. Chem. Phys. 2023. V. 158. № 5. P. 054501 (13pp). https://doi.org/10.1063/5.0136870
  30. Akyol E., Cedimagar M.A. // Cryst. Res. Technol. 2016. V. 51. № 6. P. 393. doi: 10.1002/crat.201600046
  31. El-Ghaffar M.A.A., Abdelwahab N.A., Fekry A.M., et al. // Prog. Org. Coat. 2020. V. 144. P. 105664 (11pp). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.105664
  32. Reissig F., Zarschler K., Hübner R., et al. // Chemistryopen. 2020. V. 9. № 8. P. 797. https://doi.org/10.1002/open.202000126
  33. Longlade J., Delaite C., Schuller A. // Materials Sci. Appl. 2021. V.12. № 1. P. 1. doi: 10.4236/msa.2021.121001; https://www.scirp.org/pdf/msa_2021011411225115.pdf
  34. Fang L., Sun Q., Duan Y.-H., et al. // Front. Chem. Sci. Eng. 2021. V. 15. № 4. P. 902. https://doi.org/10.1007/s11705-020-1985-y
  35. Sooch B.S., Mann M.K., Sharma M. // J. Clust. Sci. 2021. V. 32. P. 1141. https://doi.org/10.1007/s10876-020-01878-5
  36. Deng W., Wang G., Tang L., et al. // J. Colloid Interface Sci. 2022. V. 608. Part 1. P. 186. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.09.178
  37. Ketegenov T., Kamunur K., Batkal A., et al. // ChemEngineering. 2022. V. 6. № 2. P. 30 (18pp). https://doi.org/10.3390/chemengineering6020030
  38. Shareef A.M., Kadim A.M. // Iraqi J. Sci. 2023. V. 64. № 7. P. 3356. https://doi.org/10.24996/ijs.2023.64.7.17; https://ijs.uobaghdad.edu.iq/index.php/eijs/article/view/7184/4354
  39. Ma X., Zhou S., Cao J., et al. // J. Energy Storage. 2024. V. 84. № 18. P. 110710 (9pp). https://doi.org/10.1016/j.est.2024.110710
  40. Уракаев Ф.Х., Юсупов Т.С. Численная оценка кинематических и динамических характеристик обработки минералов в дезинтеграторе // ФТПРПИ. 2017. № 1. С. 135. https://sibran.ru/upload/iblock/1e2/1e2009c5c057dbe17f6cc88cc8690ef2.pdf
  41. Urakaev F. Kh., Yusupov T.S. // J. Mining Sci. 2017. V. 53. № 1. P. 133. https://doi.org/10.1134/S1062739117011945]
  42. Уракаев Ф.Х., Массалимов И.А., Юсупов Т.С., и др. // Вестник КазНУ. Сер. хим. 2016. Т. 83. № 3—4. С. 11. http://dx.doi.org/10.15328/cb780; https://bulletin.chemistry.kz/index.php/kaznu/article/view/780/609 [Urakaev F. Kh., Massalimov I.A., Yusupov T.S., et al. // Chem. Bull. Kazakh National Univ. 2016. V. 83. № 3—4. P. 11. http://dx.doi.org/10.15328/cb780]
  43. Массалимов И.А., Массалимов Б.И., Шаяхметов А.У., и др. // Физ. мезомех. 2024. Т. 27. № 3. С. 131. doi: 10.55652/1683-805X_2024_27_3_131-158. [Massalimov I.A., Massalimov B.I., Shayakhmetov A.U., и др. // Phys. Mesomech. 2024. V. 27. № 5. P. 592. https://doi.org/10.1134/S1029959924050084]
  44. Urakaev F. Kh., Khan N.V., Niyazbayeva A.I., et al. // Chimica Techno Acta. 2023. V. 10. № 2. P. 202310213 (8pp). https://doi.org/10.15826/chimtech.2023.10.2.13
  45. Zhang W.Q., Jin D., Liu C.X., et al. // Chem Eng J. 2024. V. 498. P. 155380 (14pp). https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155380
  46. Уракаев Ф.Х. // Коллоид. журн. 2024. Т. 86. № 2. С. 266. doi: 10.31857/S0023291224020119 [Urakaev F.Kh. // Colloid J. 2024. V. 86. No. 2. P. 278. https://doi.org/10.1134/S1061933X23601245]
  47. Ахметов Т.Г., Бусыгин В.М., Гайсин JI.Г., Ахметова Р.Т. Химическая технология неорганических веществ. СПб.: Издательство «Лань». 2019. 452 с. https://e.lanbook.com/book/119611
  48. Дерягина Э.Н., Леванова Е.П., Грабельных В.А., и др. // ЖОХ. 2005. Т. 75. № 2. С. 220. https://elibrary.ru/item.asp?id=9139133 [Deryagina E.N., Levanova, E.P., Grabel’nykh, et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2005. V. 75. P. 194. https://doi.org/10.1007/s11176-005-0197-y]
  49. Козлов И.А., Кузнецов Б.Н. Способ растворения элементной серы: Патент RU2184077 // Б.И. 2002. № 7. С. 5. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37882247; https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37882247_55649239.pdf
  50. Omori K. // Mineral. J. 1968. V. 5. № 5. P. 334. https://www.jstage.jst.go.jp/article/minerj1953/5/5/5_5_334/_pdf
  51. Bhushana N., Ganganagappa N., Nagabhushana B.M., Shivakumara C. // Philos. Mag. Lett. 2010. V. 90. № 4. P. 289. doi: 10.1080/09500831003636051
  52. Kloprogge J.T., Ruan H., Duong L.V., Frost R.L. // Geol. Mijnb./Neth. J. Geosci. 2001. V. 80. № 2. P. 41. doi: 10.1017/S0016774600022307
  53. Gupta A., Singh P., Shivakumara C. // Solid State Commun. 2010. V. 150. № 9—10. P. 386. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2009.11.039
  54. Sifontes Á.B., Cañizales E., Toro-Mendoza J., et al. // J. Nanomater. 2015. V. 2015. P. 510376 (8pp). https://doi.org/10.1155/2015/510376
  55. Meenatchi B, Renuga V. // Chem Sci Trans. 2015. V. 4. № 2. P. 577. https://doi.org/10.7598/cst2015.1028
  56. Danielson L.-G., Chai X.-S., Behm M., Renberg L. // J. Pulp Pap Sci. 1996. V. 22. № 6. P. J187. https://www.researchgate.net/publication/264798173
  57. Liu G., Niu P., Yin L., Cheng H.-M. // J. Am. Chem. Soc. 2012. V. 134. № 22. P. 9070. https://doi.org/10.1021/ja302897b

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».