Синтез водных золей нанокристаллического диоксида церия, допированного гадолинием
Аннотация
Предложен метод получения водных золей нанодисперсных твердых растворов Ce1−𝑥Gd𝑥O2−𝛿 (𝑥 = 0–0.2), перспективных для применения в магнито-резонансной томографии, и проведено их комплексное физикохимическое исследование с применением методов электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, рентгеновской дифракции, УФ-видимой спектроскопии и динамического светорассеяния. Показано, что параметр кристаллической ячейки образцов Ce1−𝑥Gd𝑥O2−𝛿 линейным образом зависит от содержания допанта в соответствии с законом Вегарда, что подтверждает факт образования твердых растворов. Установлено, что размеры наночастиц в золях, полученных сочетанием анионитной и гидротермально-микроволновой обработки, существенно меньше размеров частиц, синтезируемых обычным гидротермальным методом.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 11-03-00828) и гранта Президента РФ для молодых ученых (проект МК-4829.2010.3).
Об авторах
Г. А, Гасымова
Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН
Россия
Россия
Москва
О. С. Иванова
Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН
Россия
Россия
Москва
А. Е. Баранчиков
Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН
Россия
Россия
Москва
А. Б. Щербаков
Институт микробиологии и вирусологии НАН Украины
Россия
Россия
В. К, Иванов
Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН
Россия
Россия
Москва
Ю. Д. Третьяков
Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Россия
Россия
Москва
Список литературы
1. Елисеев А.А., Лукашин А.В. Функциональные наноматериалы / Под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.: Физматлит, 2010. — 456 с.
2. Tsunekawa S., Ishikawa K., Li Z.Q., Kawazoe Y., Kasuya A. Origin of anomalous lattice expansion in oxide nanoparticles // Phys. Rev. Lett. — 2000. — V. 85. — P. 3440–3443.
3. Zhang F., Jin Q., Chan S.W. Ceria nanoparticles: size, size distribution, and shape // J. Appl. Phys. — 2004. — V. 95. — P. 4319–4326.
4. Wu L.J., Wiesmann H.J., Moodenbaugh A.R., Klie R.F., Zhu Y.M., Welch D.O., Suenaga M. Oxidation state and lattice expansion of CeO2−𝑥 nanoparticles as a function of particle size // Phys. Rev. B. — 2004. — V. 69. — 125415.
5. Deshpande S., Patil S., Kuchibhatla S.V.N.T., Seal S. Size dependency variation in lattice parameter and valency states in nanocrystalline cerium oxide // Appl. Phys. — 2005. — V. 87. — 133113.
6. Baranchikov A.E., Polezhaeva O.S., Ivanov V.K., Tretyakov Yu.D. Lattice expansion and oxygen nonstoichiometry of nanocrystalline ceria // CrystEngComm. — 2010. — V. 12, No. 11. — P. 3531–3533.
7. Ivanov V.K., Shcherbakov A.B., Usatenko A.V. Structure-sensitive properties and biomedical applications of nanodispersed cerium dioxide // Russ. Chem. Rev. — 2009. — V. 78. — P. 855–871.
8. Zholobak N.M., Ivanov V.K., Shcherbakov A.B., Shaporev A.S., Polezhaeva O.S., Baranchikov A.Ye., Spivak N.Ya., Tretyakov Yu.D. UV-shielding property, photocatalytic activity and photocytotoxicity of ceria colloid solutions // J. Photochem. Photobiol. B. — 2011. — V. 102. — P. 32–38.
9. Chen J., Patil S., Seal S., McGinnis J.F. Rare earth nanoparticles prevent retinal degeneration induced by intracellular peroxides // Nat. Nanotechnol. — 2006. — V. 1. — P. 142–150.
10. Chen J., Patil S., Seal S., et al. Nanoceria particles prevent ROI-induced blindness // Adv. Exp. Med. Biol. — 2008. — V. 613. — P. 53–59.
11. Kharton V.V., Figueiredo F.M., Navarro L., Naumovich E.N., Kovalevsky A.V., Yaremchenko A.A., Viskup A.P., Carneiro A., Marques F.M.B., Frade J.R. Ceria-based materials for solid oxide fuel cells // J. Mater. Sci. — 2001. — V. 36. — P. 1105–1117.
12. Anjana P.S., Joseph T., Sebastian M.T. Microwave dielectric properties of (1-x)CeO2-xRE2O3 (RE = La, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Tm, Yb and Y) (0 ⩽ x ⩽ 1) ceramics // J. Alloys Comp. — 2010. — V. 490. — P. 208–213.
13. Babu S., Schulte A., Seal S. Defects and symmetry influence on visible emission of Eu doped nanoceria // Appl. Phys. Lett. — 2008. — V. 92. — 123112.
14. Louis C., Bazzi R., Marquette C.A., Bridot J., Roux S., Ledoux G., Mercier B., Blum L., Perriat P., Tillement O. Nanosized hybrid particles with double luminescence for biological labeling // Chem. Mater. — 2005. — V. 17. — P. 1673-1682.
15. Bridot J., Faure A., Laurent S., Riviere C., Billotey C., Hiba B., Janier M., Josserand V., Coll J., Elst L.V., Muller R., Roux S., Perriat P., Tillement O. J. Hybrid gadolinium oxide nanoparticles: multimodal contrast agents for in vivo imaging // Am. Chem. Soc. — 2007. — V. 129. — P. 5076–5084.
16. Иванов В.К., Полежаева О.С., Щербаков А.Б., Гиль Д.О., Третьяков Ю.Д. Гидротермальномикроволновой синтез стабильных золей нанокристаллического диоксида церия для биомедицинских применений // Журн. неорган. химии. — 2010. — Т. 55. — C. 3–8.
17. Wang S., Chen S., Navrotsky A. et al. Modified polyol-mediated synthesis and consolidation of Gd-doped ceria nanoparticles // Solid State Ionics. — 2010. — V. 181. — P. 372-378.
18. Chandradass J., Nam B., Kim K.H. Fine tuning of gadolinium doped ceria electrolyte nanoparticles via reverse microemulsion process // Coll. Surf. A. — 2009. — V. 348. — P. 130–136.
19. Dikmen S., Shuk P., Greenblatt M., Gocmez H. Hydrothermal synthesis and properties of Ce1−𝑥Gd𝑥O2−𝛿 solid solutions // Solid State Sci. — 2002. — V. 4. — P. 585–590.
20. Liang J., Zhu Q., Xie Z., Huang W., Hu C. Low-temperature sintering behaviors of nanosized Ce0.8Gd0.2O1.9 powder synthesized by co-precipitation combined with supercritical drying // J. Power Sources. — 2009. — V. 194. — P. 640–645.
21. Jadhav L.D., Chourashiya M.G., Jamale A.P. et al. Synthesis and characterization of nano-crystalline Ce1−𝑥Gd𝑥O2−𝑥/2 (x=0–0.30) solid solutions // J. Alloys Comp. — 2010. — V. 506. — P. 739–744.
22. Hirata Y., Matsunaga N., Murao M. Synthesis of gadolinium-doped ceria powders by electrolysis of aqueous solutions // J. Am. Ceram. Soc. — 2009. — 92(S1). — S11–S15.
23. Kang H.S., Sohn J.R., Kang Y.C., Jung K.Y., Park S.B. The characteristics of nano-sized Gd-doped CeO2 particles prepared by spray pyrolysis // J. Alloys Comp. — 2005. — V. 398. — P. 240–244.
24. Wang S., Maeda K. Direct formation of crystalline gadolinium-doped ceria powder via polymerized precursor solution // J. Amer. Ceram. Soc. — 2002. — V. 85. — P. 1750–1752.
25. Yang T., Xia D. Self-combustion synthesis and oxygen storage properties of mesoporous gadolinia-doped ceria nanotubes // Mat. Chem. Phys. — 2010. — V. 123. — P. 816–820.
26. Sin A., Dubitsky Yu., Zaopo A. et al. Preparation and sintering of Ce1−𝑥Gd𝑥O2−𝑥/2 nanopowders and their electrochemical and EPR characterization // Solid State Ionics. — 2004. — V. 175. — P. 361–366.
27. Kossoy A., Feldman Y., Korobko R. et al. Influence of Point-Defect Reaction Kinetics on the Lattice Parameter of Ce0.8Gd0.2O1.9 // Adv. Funct. Mater. — 2009. — V. 19. — P. 634–641.
28. Petricek V., Dusek M., Palatinus L. Jana2006. The crystallographic computing system. — Institute of Physics, Praha, Czech Republic, 2006.
29. Иванов В.К., Полежаева О.С., Шапорев А.С., Баранчиков А.Е., Щербаков А.Б., Усатенко А.В. Синтез и исследование термической устойчивости золей нанокристаллического диоксида церия, стабилизированных лимонной и полиакриловой кислотами // Журн. неорган. химии. — 2010. — T. 55. — C. 368–373.
30. Иванов В.К., Полежаева О.С., Щербаков А.Б., Гиль Д.О., Третьяков Ю.Д. Гидротермальномикроволновой синтез стабильных золей нанокристаллического диоксида церия для биомедицинских применений // Журн. неорган. химии. — 2010. — T. 55. — C. 3–8.
31. Иванов В.К., Щербаков А.Б., Жолобак Н.М., Полежаева О.С. Необычные свойства диоксида церия // Природа. — 2011. — T. 3. — C. 47–57.
Рецензия
Для цитирования:
Гасымова Г.А., Иванова О.С., Баранчиков А.Е., Щербаков А.Б., Иванов В.К., Третьяков Ю.Д. Синтез водных золей нанокристаллического диоксида церия, допированного гадолинием. Наносистемы: физика, химия, математика. 2011;2(3):113-120.
For citation:
Gasymova G.A., Ivanova O.S., Baranchikov A.Ye., Shcherbakov A.B., Ivanov V.K., Tretyakov Yu.D. Synthesis of aqueous sols of nanocrystalline ceria doped with gadolinia. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2011;2(3):113-120. (In Russ.)
Просмотров:
9
Послать статью по эл. почте 