Особенности формирования покрытий фосфата Ce(IV) на поверхности кремнезема при их синтезе методом ионного наслаивания
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-6-812-817
Аннотация
В статье представлены условия получения покрытий фосфата Ce(IV) на поверхности кремния и кварца методом ионного наслаивания (ИН). Показано, что при использовании в качестве реагентов растворов (NH4)4Ce(SO4)4 и NaH2PO4 на поверхности подложек формируются покрытия состава Ce(OH)PO4·nH2O, а при использовании растворов (NH4)4Ce(SO4)4 и Na3PO4 – покрытия состава Na0,2Ce(OH)2,4(PO4)0,6·nH2O. Эти соединения имеют аморфную структуру. Анализ методом СЭМ Na0,2Ce(OH)2,4(PO4)0,6·nH2O на поверхности кремния показал, что для образцов, полученных в результате 15 циклов ИН, планарные изотропные покрытия частично сворачиваются в микротрубки с морфологией микросвитков диаметром 3–5 мкм и длиной 30–100 мкм. Состав указанных фосфатов Ce(IV) может быть сравнительно легко допирован в процессе синтеза, например, катионами Fe(II) и вольфрамат-анионами. Установлено, что покрытия Ce(OH)PO4·nH2O характеризуются интенсивной полосой поглощения в УФ-области спектра и могут быть использованы в качестве компонентов различных защитных средств. При этом степень поглощения УФ-излучения в таком покрытии можно контролировать, варьируя условия синтеза, например, количество циклов ИН.
Об авторах
Ю. Чувило
Institute of Chemistry, Saint Petersburg State University
Россия
Россия
Л. Кукло
Institute of Chemistry, Saint Petersburg State University
Россия
Россия
В. Толстой
Institute of Chemistry, Saint Petersburg State University
Россия
Россия
Список литературы
1. Labrador-Paez L., Kostiv U., Widengren J. Liu H. Water: An Influential Agent for Lanthanide-Doped Luminescent Nanoparticles in Nanomedicine. Adv. Optical Mater., 2023, 11, P. 2200513.
2. Enikeeva M.O., Proskurina O.V., Gerasimov E.Yu. Nevedomskiy V.N., Gusarov V.V. Synthesis in hydrothermal conditions and structural transformations of nanocrystals in the LaPO4-YPO4-(H2O) system. Nanosyst.: Phys., Chem., Math., 2023, 14(6), P. 660–667.
3. Martinon T.L.M., Pierre V.C. Luminescent Lanthanide Probes for Inorganic and Organic Phosphates. Chem. Asian J., 2022, 17, P. e202200495.
4. Enikeeva M.O., Yakovleva A.A., Proskurina O.V. Nevedomskiy V.N., Gusarov V.V. Phase formation under hydrothermal conditions and thermal transformations in the GdPO4-YPO4-H2O system. Inorg. Chem. Commun., 2024, 159, P. 111777.
5. Enikeeva M.O., Zhidomorova K.A., Danilovich D.P., Nevedomskiy V.N., Proskurina O.V., Gusarov V.V. Phase formation and thermal analysis in the LaPO4-GdPO4-H2O system. Nanosyst.: Phys., Chem., Math., 2024, 15(6), P. 781–792.
6. Ruwaid Rafiuddin M., Donato G., McCaugherty S., Mesbah A., Grosvenor A.P. Review of Rare-Earth Phosphate Materials for Nuclear Waste Sequestration Applications. ACS Omega, 2022, 7(44), P. 39482–39490.
7. Kozlova T.O., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. Cerium (IV) Orthophosphates. Russ. J. of Inorg. Chem., 2021, 66(12), P. 1761–1778.
8. Marszałek M., Piotrowski M., Dziełak B., Blicharz M., Malarska W., Wzorek Z. Titanium(IV), Zirconium(IV), and Cerium(IV) Phosphates Synthesized Under Mild Conditions-Composition Characteristics and Evaluation of Sorption Properties Towards Copper Ions in Comparison to Commercially Available Ion-Exchange Resins. Mater., 2024, 17(24), P. 6226.
9. Romanchuk A.Y., Shekunova T.O., Larina A.I., Ivanova O.S., Baranchikov A.E., Ivanov V.K., Kalmykov S.N. Sorption of Radionuclides onto Cerium (IV) Hydrogen Phosphate Ce(PO4)(HPO4)0.5(H2O)0.5, Radiochem., 2019, 61(6), P. 719–723.
10. Popov A.L., Shcherbakov A.B., Zholobak N.M., Baranchikov A.Y., Ivanov V.K. Cerium dioxide nanoparticles as third-generation enzymes (nanozymes). Nanosyst.: Phys. Chem. Math., 2017, 8(6), P. 760–781.
11. Ta K.M., Neal C.J., Coathup M.J., Seal S., Phillips R.M., Molinari M. The interaction of phosphate species with cerium oxide: The known, the ambiguous and the unexplained. Biomater. Adv., 2025, 166, P. 214063.
12. Komiyama M. Ce-based solid-phase catalysts for phosphate hydrolysis as new tools for next-generation nanoarchitectonics. Sci. Technol. Adv. Mater., 2023, 24(1), P. 2250705.
13. Kolesnik I.V., Shcherbakov A.B., Kozlova T.O., Kozlov D.A., Ivanov V.K. Comparative Analysis of Sun Protection Characteristics of Nanocrystalline Cerium Dioxide. Russ. J. of Inorg. Chem., 2020, 65(7), P. 960–966.
14. Parwaiz S., Khan M.M., and Pradhan D. CeO2-based nanocomposites: An advanced alternative to TiO2 and ZnO in sunscreens. Mater. Express, 2019, 9(3), P. 185–202.
15. Averochkin E.P., Steparuk A.S., Tekshina E.V. et al. Photoactive Layers based on ZnO Nanorods Obtained by Hydrothermal Synthesis for DyeSensitized Solar Cells. Russ. J. Inorg. Chem., 2024, 69, P. 925–932.
16. Bulyarskiy S.V., Koiva D.A., Gusarov G.G., Svetukhin V.V. Changes in the titanium oxide optical properties during crystallization. Opt. and Spectr., 2022, 130(14), P. 2148.
17. Kozlova T.O., Popov A.L., Kolesnik I.V., Kolmanovich D.D., Baranchikov A.E., Shcherbakov A.B., Ivanov V.K. Amorphous and crystalline cerium(IV) phosphates. J. Mater. Chem. B, 2022, 10(11), P. 1775–1785.
18. Gulina L.B., Pchelkina A.A., Nikolaev K.G., Navolotskaya D.V., Ermakov S.S., Tolstoy V.P. A brief review on immobilization of gold nanoparticles on inorganic surfaces and Successive Ionic Layer Deposition. Rev. Adv. Mater. Sci., 2016, 44(1), P. 46–53.
19. Baranchikov A.E., Kozlova T.O., Istomin S.Y., Mironov A.V., Vasilchikova T.M., Gippius A.A., Plakhova T.V., Vasilyeva D.N., Ivanov, V.K. Sodium Cerium Phosphate, (Na,Ce)2Ce(PO4)2 · xH2O, with Mixed Cerium Oxidation States. ChemistrySelect, 2024, 9(17), P. e202401010.
20. Kozlova T.O., Mironov A.V., Istomin S.Y., Birichevskaya K.V., Gippius A.A., Zhurenko S.V., Shatalova T.B., Baranchikov A.E., Ivanov V.K. Meet the Cerium (IV) Phosphate Sisters: CeIV(OH)PO4 and CeIV2O(PO4)2. Chem. Eur. J., 2020, 26(53), P. 12188–12193.
21. Kozlova T.O., Vasilyeva D.N., Kozlov D.A., Teplonogova M.A., Baranchikov A.E., Simonenko N.P., Ivanov V.K. Synthesis and thermal behavior of KCe2(PO4)3, a new full-member in the AIMIV2(PO4)3 family. Nanosyst.: Phys. Chem. Math., 2023, 14(1), P. 112–119.
22. Yin S., Saito M., Liu X., Sato T. Preparation and Characterization of Plate-like Cerium Phosphate/Nanosize Calcia Doped Ceria Composites by Precipitation Method. Phosphorus Res. Bull., 2011, 25, P. 68–71.
23. Gulina L.B., Tolstoy V.P., Solovev A.A., Gurenko V.E., Huang G., Mei Y. Gas-Solution Interface Technique as a simple method to produce inorganic microtubes with scroll morphology. Prog. Nat. Sci: Mater. Int., 2020, 30(3), P. 279–288.
24. Tolstoy V., Nikitin K., Kuzin A., Zhu F., Li X., Goltsman G., Gorin D., Huang G., Mei Y. Rapid synthesis of Pt (0) motors-microscrolls on a nickel surface via H2PtCl6-induced galvanic replacement reaction. Chem. Commun., 2024, 60(23), P. 3182–3185.
25. Li Y., Liu X., Ji T., Zhang M., Yan X., Yao M., Sheng D., Li S., Ren P., Shen Z. Potassium ion doped manganese oxide nanoscrolls enhanced the performance of aqueous zinc-ion batteries. Chinese Chem. Lett., 2025, 36(1), P. 109551.
26. Hettler S., Roy K.S., Arenal R., and Panchakarla L.S. Stable CoO2 Nanoscrolls with Outstanding Electrical Properties. Adv. Mater. Interfaces, 2024, P. 2400317.
27. Wang W., Zhang B., Jiang S., Bai H., Zhang S. Use of CeO2 Nanoparticles to Enhance UV-Shielding of Transparent Regenerated Cellulose Films. Polymers, 2019, 11(3), P. 458.
Рецензия
Для цитирования:
Чувило Ю., Кукло Л., Толстой В. Особенности формирования покрытий фосфата Ce(IV) на поверхности кремнезема при их синтезе методом ионного наслаивания. Наносистемы: физика, химия, математика. 2025;16(6):812-817. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-6-812-817
For citation:
Chuvilo Yu., Kuklo L., Tolstoy V. Features of Ce(IV) phosphate coatings formation on the silica surface during their synthesis by successive ionic layer deposition method. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2025;16(6):812-817. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2025-16-6-812-817
Просмотров:
49
Послать статью по эл. почте 