Ученые из России Белгородского государственного национального исследовательского университета запатентовали слоистый двойной гидроксид со структурой гидроталькита для разложения органических катионных красителей ультрафиолетовым излучением. Новое соединение можно будет применять для очистки воды на локальных водоочистных сооружениях, на предприятиях с небольшим стоком и в домохозяйствах. О новой разработке сообщает Минобрнауки России.
Образец структуры для нового соединения учёные НИУ «БелГУ» позаимствовали у природного минерала гидроталькита, внешне похожего на тальк и содержащего в своём составе большое количество воды. В его структуре присутствуют положительно заряженные слои гидроксидов металлов с трёхзарядными катионами (положительно заряженными ионами) алюминия и гольмия, между которыми находятся анионы (отрицательно заряженные ионы) – нитраты и карбонаты. Как отмечают разработчики, анионы являются лабильным, переменным компонентом, легко подвергаются обмену. На этом свойстве гидроталькитоподобных соединений и основана их способность сорбции и фоторазложения.
Высокая адсорбционная способность и наличие фотоактивного компонента являются преимуществом при применении слоистых двойных гидроксидов и их производных для удаления органических загрязнений. Легкость синтеза и разделения делают этот адсорбент перспективным кандидатом для восстановления окружающей среды. Также слоистые двойные гидроксиды могут найти применение для поглощения ионов тяжелых металлов. Оригинальность и новизна предложенного учёными НИУ «БелГУ» нового соединения состоят в введении в его состав трехзарядного катиона редкоземельного металла гольмия. Полученный слоистый двойной гидроксид отличается хорошей окристаллизованностью и не содержит примесей. Благодаря тому, что в качестве трехзарядных катионов металла выступают одновременно катионы алюминия и гольмия, это соединение потенциально может использоваться как катализатор фоторазложения органических соединений.
«Предложенное нами соединение, в структуре которого содержится гольмий, дало очень хороший эффект: фотокаталитическое разложение красителя бриллиантового зеленого происходило значительно быстрее в сравнении с использованием слоистого двойного гидроксида, не содержащего гольмий», – пояснила Ольга Лебедева, руководитель научного проекта, заведующая кафедрой общей химии НИУ «БелГУ».
Новые неорганические соединения – двойные слоистые гидроксиды – уже более десяти лет привлекают внимание исследователей. Повышенный интерес к ним объясняется уникальными свойствами конечного соединения, которые можно задать уже на стадии синтеза. Многие вещества этого класса обладают специфическими магнитными, электрическими, фотолюминесцентными свойствами. Некоторые двойные слоистые гидроксиды уже нашли применение в биомедицине и фармацевтике как адсорбенты, носители лекарственных препаратов, они также используются для получения нанокомпозитов. Невысокая стоимость и устойчивость таких гидроксидов открывает новый потенциал их применения для сохранения безопасности экологических систем.