Особливості фізико-хімічних властивостей вузьких фракцій агрегатів нанопорошків алмазу модифікованих іонами заліза
Анотація
Мета роботи – розробка способу підвищення селективності розділення нанодисперсних порошків алмазу статичного і детонаційного синтезу і виділення діамагнітних фракцій.
Вихідні порошки алмазу детонаційного синтезу марки АСУД-99 з низьким вмістом неалмазного вуглецю поділяли на ряд фракцій методами динамічного осадження в центрифугах для отримання фракцій з вузьким діапазоном розмірів агрегатів. Оцінювали середній розмір агрегатів алмазних частинок, їх розподіл за розмірами та проводили фізико-хімічні дослідження поверхні порошків отриманих фракцій. Встановлено, що дрібні агрегати складаються з більших алмазних частинок з меншою енергією взаємодії між ними, а більші – з дрібних частинок з більш високою енергією взаємодії.
Для отримання магнітних і немагнітних фракцій подальше розділення порошку алмазу у вигляді 0,2 % водної суспензії проводили в магнітному полі. Підвищити селективність розділення і виділити діамагнітні фракції дозволило модифікування нанопорошків алмазу іонами заліза (використовували 5 % розчину хлориду заліза). Після розділення нанопорошки алмазу магнітної і немагнітної фракцій піддавалися хімічній обробці в соляній кислоті для видалення іонів заліза, потім всі фракції ретельно промивалися до нейтральних вод і висушувалися. До і після хімічного очищення в них була виміряна питома магнітна сприйнятливість.
Розділення порошків в магнітному полі з застосуванням металевих куль у водних суспензіях з вихідним значенням питомої магнітної сприйнятливості 0,52×10-8 м3/кг дозволило отримати нанодисперсні порошки з різною питомою магнітною сприйнятливістю від 0,52×10-8 до –0,11×10-8 м3/кг і середнім діаметром агрегатів частинок крайніх фракцій, що відрізняються між собою приблизно на 30 %.
Посилання
1. Turcheniuk K., Mochalin V.N. Biomedical Applications of Nanodiamond (Review). Nanotechnology. 2017. 28(25): 252001-252027. https://doi.org/10.1088/1361-6528/aa6ae4
2. Rosenholm J.M., Vlasov I.I., Burikov S.A., Dolenko T.A., Shenderova O.A. Nanodiamond-Based Composite Structures for Biomedical Imaging and Drug Delivery (Review). J. Nanosci. Nanotechnol. 2015. 15(2): 959-971. https://doi.org/10.1166/jnn.2015.9742
3. Schrand Amanda M., Ciftan Hens Suzanne A., Shenderova Olga A. Nanodiamond Particles: Properties and Perspectives for Bioapplications. Critical Reviews in Solid State and Material Sciences. 2009. 34(1): 18. https://doi.org/10.1080/10408430902831987
4. Krueger A. The structure and reactivity of nanoscale diamond. J. Mater. Chem. 2008. 18: 1485. https://doi.org/10.1039/b716673g
5. Swati Chauhan, Neha Jain, Upendra Nagaich. Nanodiamonds with powerful ability for drug delivery and biomedical applications: Recent updates on in vivo study and patents. Journal of Pharmaceutical Analysis. 2020. 10(1): 1-12. https://doi.org/10.1016/j.jpha.2019.09.003
6. Detonation nanodiamonds. Technology, structure, properties and applications / ed. A.Ya. Vul, O. A. Shenderova. (SPb.: FTI im. A.F. Ioffe, 2016). [in Russian].
7. Vorobev A.E., Vorobev K.A. Nanodiamonds. Monograph. - M.: Mir nauki, 2018. - 160 s. - Access mode: http://izd-mn.com/PDF/34MNNPM18.pdf, free.
8. Bogatyreva G.P., Marinich M.A., Bazaliy G.A., Gvyazdovskaya V.L. Obtaining elite grades of diamond powders of submicro- and nano-range. In: Synthesis, sintering and properties of superhard materials. (Kyiv, 2005). P. 63. [in Russian].
9. Novikov N.V., Bogatyreva G.P. Nanodiamonds of static and detonation synthesis and prospects for their applications. J. Superhard materials. 2008. 30: 73. [in Russian]. https://doi.org/10.3103/S1063457608020019
10. Oleinik G.S., Bochechka A.A. On the mechanism of forming nanosized particles of diamond detonation synthesized from explosive decomposition products. J. Superhard materials. 2008. 30. 143. [in Russian]. https://doi.org/10.3103/S1063457608030015
11. State Standard of Ukraine. (DSTU 3292-95).
12. М88 Ukraine 90.256-2004. Method of determining the specific magnetic susceptibility of powders of superhard materials. (SHM). (Kyiv: ISM NANU, 2004). [in Russian].
13. Bogatyreva G.P., Marinich M.A., Bazaliy G.A. Influence of various methods of modifying diamond micro- and submicropowders on the energy state of their surface. In: Physicochemical bases of formation and modification of micro- and nanostructures: Int. scient. conf. (Kharkov: NFTC MON and NAS of Ukraine, 2008). P.299. [in Russian].
