СИНТЕЗ И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА(III) И КОБАЛЬТА(II)
Аннотация
С использованием метода прямого смешения и сольвотермического метода синтезированы цеолитоподобные каркасные материалы на основе 2-этилимидазолата кобальта (II), терефталата железа (III) и терефталата кобальта (II). Полученные материалы охарактеризованы с привлечением широкого набора физико-химических методов анализа. ИК-спектроскопия позволила сделать достоверные выводы о формировании связи металл-линкер, что подтверждает образование координационных связей в металлорганическом каркасе для всех синтезированных образцов. Установлено образование чистой фазы синтезированных каркасных структур, что зафиксировано с помощью метода рентгено-фазового анализа. На рентгенограммах всех образцов наблюдались характерные пики в интервале от 8° до 32°, относительная интенсивность и локальное расположение которых доказывают образование чистой фазы соответствующих этилимидазолатов и терефталатов. Исследование морфологии материалов показало, что образцы являются достаточно высокодисперсными гетерогенными системами. Средний размер частиц для материала на основе 2-этилимидазолата кобальта (II) составил 0,5÷1 мкм. Материалы, полученные методом прямого смешения, характеризуются сферической формой частиц, в то время как образцы, полученные сольвотермическим методом, характеризуются кубической формой частиц. Для материалов на основе терефталатов железа (III) и кобальта (II) средний размер частиц составил 0,15-0,25 мкм. Отдельные частицы имеют форму усеченной с двух сторон призмы. Методом низкотемпературной адсорбции азота найдены параметры пористой структуры синтезированных образцов. Для всех материалов рассчитана величина удельной поверхности (по методу БЭТ) и объем пор. Удельная поверхность для различных образцов варьируется от 520 до 1100 м2/г. Достаточно широкий интервал площадей поверхности обусловлен различной степенью агрегации при изменении соотношения лиганд/металл в ходе синтеза. Результаты физико-химических исследований структурных и поверхностных характеристик синтезированных образцов подтверждают принципиальную возможность их использования в качестве сорбентов, в частности для извлечения ионов редкоземельных металлов.
Для цитирования:
Карасева А.А., Диалло А., Филиппов Д.В., Вашурин А.С. Синтез и морфологические особенности материалов на основе соединений железа(III) и кобальта(II). Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 1. С. 77-84. DOI: 10.6060/ivkkt.20256801.7101.
Литература
Medvedeva I.V., Medvedeva O.M., Studenok A.G., Studenok G.A., Tseytlin E.M. New composite materials and processes for chemical, physico-chemical and biochemical technologies of water purification. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 1. P. 6-27 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236601.6538.
Babkin M.Yu., Filippov D.V., Zakharov O.V., Gushchin A.A., Ageeva A.A. The synthesis method de-velopment of polymeric coagulant based on dicyandiamide. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 8. P. 129-134 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236608.6779.
Vashurin A.S., Bobrov A.V., Botnar A.A., Bychkova A.N., Gornukhina O.V., Grechin O.V., Erzunov D.A., Kovanova M.A., Ksenofontova K.V., Kuznetsov V.V., Lefedova O.V., Latypova A.R., Litova N.A., Marfin Yu.S., Pukhovskaya S.G., Tarasyuk I.A., Tikhomirova T.V., Rumyantsev E.V., Usoltsev S.D., Filippov D.V. Chemistry of liquid systems and functional materials based on coordination compounds of linear and cyclic polypyrroles. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 76-97 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6840j.
Sharanyakanth P.S., Radhakrishnan M. Synthesis of metal-organic frameworks (MOFs) and its application in food packaging: A critical review. Trend. Food Sci. Technol. 2020. V. 104. P. 102-116. DOI: 10.1016/j.tifs.2020.08.004.
Vashurin A.S., Badaukaite R.A., Futerman N.A., Pukhovskaya S.G., Shaposhnikov G.P., Golubchikov O.A. Catalytic properties of polymer matrix-immobilized cobalt complexes with sulfonated phthalocyanines. Petrol. Chem. 2013. V. 53. P. 197-200. DOI: DOI: 10.1134/S0965544113030122.
Goncharenko A.A., Tarasyuk I.A., Marfin Y.S., Grzhegorzhevskii K.V., Muslimov A.R., Bondarenko A.B., Lebedev M.D., Kuz'min I.A., Vashurin A.S., Lepik K.V., Timin A.S., Rumyantsev E.V. DDAO controlled synthesis of organo-modified silica nanoparticles with encapsulated fluorescent boron dipyrrins and study of their uptake by cancerous cells. Molecules. 2020. V. 25. N 17. P. 3802. DOI: 10.3390/molecules25173802.
Vashurin A.S., Marfin Y.S., Tarasyuk I.A., Kuzmin I.A., Znoyko S.A., Goncharenko A.A., Rumyantsev E.V. Sul-fonated octa‐substituted Co (II) phthalocyanines immobi-lized on silica matrix as catalyst for Thiuram E synthesis. Appl. Organomet. Chem. 2018. V. 32. N 9. P. e4482. DOI: 10.1002/ aoc.4482.
Diaz U., Brunel D., Corma A. Catalysis using multifunctional organosiliceous hybrid materials. Chem. Soc. Rev. 2013. V. 42. N 9. P. 4083-4097. DOI: 10.1039/C2CS35385G.
Srivastava A., Kaur H., Pahuja H., Rangarajan T.M., Rajender S. V., Sharda Pasricha. Optimal exploitation of supported heterogenized Pd nanoparticles for CC cross-coupling reactions. Coord. Chem. Rev. 2024. V. 507. P. 215763. DOI: 10.1016/j.ccr.2024.215763.
Xia K., Yamaguchi K., Suzuki K. Recent advances in hybrid materials of metal nanoparticles and polyoxomet-alates. Angew. Chem. Int. Ed. 2023. V. 62. N 1. P. e202214506. DOI: 10.1002/anie.202214506.
Park S.S., Ha C.S. Hollow mesoporous functional hybrid materials: Fascinating platforms for advanced applications. Adv. Funct. Mater. 2018. V. 28. N 27. P. 1703814. DOI: 10.1002/ adfm.201703814.
Evans J., Garai B., Reinsch H., Lic W., Dissegnac S., Bona V., Senkovskaa I., Roland A., Fischerc R., Kaskel S., Janiak C., Stock N., Volkmer D. Metal–organic frameworks in Germany: From synthesis to function. Coord. Chem. Rev. 2019. V. 380. P. 378-418. DOI: 10.1016/j.ccr.2018.10.002.
Bavykina A., Kolobov N., Khan I., Bau J., Ramirez A., Gascon J. Metal–organic frameworks in heterogeneous catalysis: recent progress, new trends, and future perspectives. Chem. Rev. 2020. V. 120. N 16. P. 8468-8535. DOI: 10.1021/ acs.chemrev.9b00685.
Singh M., Neogi S. Urea-engineering mediated hydrogen-bond donating Friedel–Crafts alkylation of indoles and nitroalkenes in a dual-functionalized microporous metal–organic framework with high recyclability and pore-fittinginduced size-selectivity. Inorg. Chem. Front. 2022. V. 9. N 9. P. 1897-1911. DOI: 10.1039/D2QI00206J.
Kittikhunnatham P., Leith G., Mathur A., Naglic J., Martin C., Park K., McCullough K., Jayaweera C., Corkill R., Lauterbach J., Karakalos S., Smith M., Ga-rashchuk S., Chen D., Shustova N. A Metal‐Organic Framework (MOF)‐Based Multifunctional Cargo Vehicle for Reactive‐Gas Delivery and Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 2022. V. 61. N 12. P. e202113909. DOI: 10.1002/anie.202113909.
Shet S., Priya S., Sudhakar K., Tahir M. A review on current trends in potential use of metal-organic framework for hydrogen storage. Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. N 21. P. 11782-11803. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.01.020.
Hu J., Zhai Y., Li S., Li L., Tang F., Ruan L., Zhang Z. Improvement of NO adsorptive selectivity by the embed-ding of Rh in MOF‐177 as carrier. Appl. Organomet. Chem. 2023. V. 37. N 4. P. e7051. DOI: 10.1002/aoc.7051.
Yang J., Yang Y.W. Metal–organic frameworks for bio-medical applications. Small. 2020. V. 16. N 10. P. 1906846. DOI: 10.1002/smll.201906846.
de Moura Ferraz L., Tabosa A., Nascimento D., Ferreira A., de Albuquerque Wanderley Sales V., Silva J., Júnior S., Rolim L., de Souza Pereira J., Rolim-Neto P. ZIF-8 as a promising drug delivery system for benznidazole: development, characterization, in vitro dialysis release and cytotoxicity. Sci. Rep. 2020. V. 10. N 1. P. 16815. DOI: 10.1038/s41598-020-73848- w.
Uddin M. J., Ampiaw R. E., Lee W. Adsorptive removal of dyes from wastewater using a metal-organic framework: A review. Chemosphere. 2021. V. 284. P. 131314. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.131314.
Hu J., Wang Y., Wu L. Selective Separation of Gases by Metal Organic Framework Materials (Mofs). J. Phys.: Conf. Ser. IOP Publ. 2022. V. 2194. N 1. P. 012005. DOI: 10.1088/1742-6596/2194/1/012005.
Yeh C.H., Khan A.H., Miyazaki T., Jiang J.C. The investigation of methane storage at the Ni-MOF-74 material: a periodic DFT calculation. Phys. Chem. Chem. Phys. 2021. V. 23. N 21. P. 12270-12279. DOI: 10.1039/D1CP01276B.
Kouser S., Hezam A., Khadri M.J.N., Khanum S.A. A review on zeolite imidazole frameworks: Synthesis, prop-erties, and applications. J. Porous Mater. 2022. V. 29. N 3. P. 663-681. DOI: 10.1007/ s10934-021-01184- z.
Bull O.S., Bull I., Amadi G.K., Odu C. A Review on Metal-Organic Frameworks (MOFS), Synthesis, Activation, Characterisation, and Application. Orient. J. Chem. 2022. V. 38. N 3. P. 490. DOI: 10.13005/ojc/380301.
Fufaeva V.A., Filippov D.V. Highly efficient removal of copper(II) ions from aqueous solution by nickel 2-ethylimidazolate. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 5. P. 24-29 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216405.6354.
Karaseva A.A., Filippov D.V., Vashurin A.S. Synthesis of Fe-ZIF and Adsorption of Zinc and Copper Ions on Its Surface. Zhurn. Neorg. Khim. 2023. V. 68. N 7. P. 939-945 (in Russian). DOI: 10.31857/S0044457X22602292.
Remya V.R., Kurian M. Synthesis and catalytic applications of metal–organic frameworks: a review on recent literature. Int. Nano Lett. 2019. V. 9. P. 17-29. DOI: 10.1007/s40089-018-0255-1.
Phan P.T., Hong J., Tran N., Le T.H. The Properties of Microwave-Assisted Synthesis of Metal–Organic Frame-works and Their Applications. Nanomaterials. 2023. V. 13. N 2. P. 352. DOI: 10.3390/nano13020352.
Ahmadi M., Ayyoubzadeh S.M., Ghorbani-Bidkorbeh F., Shahhosseini S., Dadashzadeh S., Asadian E., Mosayebnia M., Siavashy S. An investigation of affecting factors on MOF characteristics for biomedical applications: A systematic review. Heliyon. 2021. V. 7. N 4. DOI: 10.1016/j.cis.2023.102864.
Sud D., Kaur G. A comprehensive review on synthetic approaches for metal-organic frameworks: From traditional solvothermal to greener protocols. Polyhedron. 2021. V. 193. P. 114897. DOI: 10.1016/j.poly.2020.114897.
