Везде

ОХНМКоллоидный журнал Colloid Journal

  • ISSN (Print) 0023-2912
  • ISSN (Online) 3034-543X

Влияние условий получения детонационного наноалмаза на состав поверхности и устойчивость его водных золей

Вы можете
Код статьи
S0023291225010017-1
DOI
10.31857/S0023291225010017
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Волкова А. В.
  • Аффилиация: Санкт-Петербургский государственный университет
Том/ Выпуск
Том 87 / Номер выпуска 1
Страницы
3-15
Аннотация
В настоящей работе проведено исследование влияния дополнительной обработки порошка детонационного наноалмаза (ДНА) базовой очистки на состав поверхности частиц ДНА, их электрокинетические свойства, а также агрегативную устойчивость в растворах индифферентного электролита (NaCl) в широком диапазоне рН. Установлено, что более высокая степень очистки образцов и увеличение количества протонированных карбоксильных групп на поверхности частиц ДНА вследствие дополнительной кислотной и термоаммиачной обработки приводят к смещению положения изоэлектрической точки (ИЭТ) от рН 7.0 для исходного образца до рН 6.3 и рН 6.0 соответственно. Показано, что величины порогов коагуляции гидрозолей при естественном рН и положение зон устойчивости в 10–3 М растворе хлорида натрия находятся в полном соответствии со значениями ИЭТ. Наибольшие пороговые значения при рН 5.8 наблюдаются для исходного ДНА, тогда как для дисперсии частиц ДНА после термоаммиачной обработки быстрая коагуляция протекает уже при концентрации 10–4 М. Показано также, что зоны агрегативной устойчивости для дополнительно обработанных образцов ДНА практически совпадают. В случае ДНА базовой очистки зона устойчивости в области положительных значений дзета-потенциала расширяется, а в области отрицательных значений устойчивости не наблюдается, вероятно, вследствие частичного растворения поверхностных примесей при высоких рН и перехода их в ионной форме в раствор, что вызывает коагуляцию частиц ДНА.
Ключевые слова
детонационный наноалмаз модифицирование поверхности поверхностные функциональные группы агрегативная устойчивость порог коагуляции дзета-потенциал изоэлектрическая точка
Дата публикации
18.09.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
6

Библиография

  1. 1. ДолматовВ.Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза: свойства и применение // Успехи химии. 2001. Т. 70. № 7. С. 686–708. https://doi.org/10.1070/RC2001v070n07ABEH000665
  2. 2. Долматов В.Ю. Детонационные наноалмазы в маслах и смазках // Сверхтвердые материалы. 2010. Т. 32. № 1. С. 19–28.
  3. 3. Volkov D.S., Krivoshein P.K., Mikheev I.V., Proskurnin M.A. Pristine detonation nanodiamonds as regenerable adsorbents for metal cations // Diamond and Related Materials. 2020. V. 110. P. 108121. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2020.108121
  4. 4. Peristyy A., Paull B., Nesterenko P.N. Ion-exchange properties of microdispersed sintered detonation nanodiamond // Adsorption. 2016. V. 22. P. 371–383. https://doi.org/10.1007/s10450-016-9786-9
  5. 5. Aleksenskii A.A, Chizhikova A.S., Kuular V.I.et al. Basic properties of hydrogenated detonation nanodiamonds // Diamond and Related Materials. 2024. V. 142. P. 110733. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2023.110733
  6. 6. Turcheniuk K., Mochalin V.N. Biomedical applications of nanodiamond // Nanotechnology. 2017. V. 28. P. 252001–252027. https://doi.org/10.1088/1361-6528/aa6ae4
  7. 7. Schrand A.M., Ciftan Hens S.A., Shenderova O.A. Nanodiamond particles: Properties and perspectives for bioapplications // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 2009. V. 34. № 1–2. P. 18–74. https://doi.org/10.1080/10408430902831987
  8. 8. Rosenholm J.M., Vlasov I.I., Burikov S.A. et al. Nanodiamond-based composite structures for biomedical imaging and drug delivery // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2015. V. 15. № 2. P. 959–971. https://doi.org/10.1166/jnn.2015.9742
  9. 9. Xu J., Chow E. Biomedical applications of nanodiamonds: From drug-delivery to diagnostics // SLAS Technology. 2023. V. 28. №4. P. 214–222. https://doi.org/10.1016/j.slast.2023.03.007
  10. 10. Чиганова Г.А., Государева Е.Ю. Структурообразование в водных дисперсиях детонационных наноалмазов // Российские нанотехнологии. 2016. Т. 11. № 7–8. С. 25–29.
  11. 11. Соловьёва К.Н., Беляев В.Н., Петров Е.А. Исследование свойств детонационных наноалмазов в зависимости от технологии глубокой очистки // Южно-Сибирский научный вестник. 2020. Т. 21. № 3. С. 62–67. https://doi.org/10.25699/SSSB.2020.21.3.010
  12. 12. Соловьёва К.Н., Петров Е.А., Беляев В.Н. Основы технологии финишной очистки детонационных наноалмазов // Вестник технологического университета. 2019. Т. 22. № 12. С. 85–87.
  13. 13. Shenderova O., Petrov I., Walsh J. et al. Modification of detonation nanodiamonds by heat treatment in air // Diamond & Related Materials. 2006. V. 15. P. 1799–1803 https://doi.org/10.1016/j.diamond.2006.08.032
  14. 14. Шарин П.П., Сивцева А.В., Попов В.И. Термоокисление на воздухе нанопорошков алмазов, полученных механическим измельчением и методом детонационного синтеза // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2022. № 4. С. 67–83. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2022-4-67-83
  15. 15. Osswald S., Yushin G., Mochalin V. et al. Control of sp2/sp3 carbon ratio and surface chemistry of nanodiamond powders by selective oxidation in air // Journal of the American Chemical Society. 2006. V. 128. P. 11635–11642
  16. 16. Кулакова И.И. Модифицирование детонационного наноалмаза: влияние на его физико-химические свойства // Российский химический журнал. 2004. Т. 48. № 5. С. 97–106.
  17. 17. Arnault J.C., Girard H.A. Hydrogenated nanodiamonds: Synthesis and surface properties //Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2017. V. 21. P. 10–16. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2016.06.007
  18. 18. Williams O.A., Hees J., Dieker C. et al. Size-dependent reactivity of diamond nanoparticles // ACS Nano. 2010. V. 4. № 8. P. 4824–4830. https://doi.org/10.1021/nn100748k
  19. 19. Gines L., Sow M., Mandal S. et al. Positive zeta potential of nanodiamonds // Nanoscale. 2017. V. 9. P. 12549–12555. https://doi.org/10.1039/C7NR03200E
  20. 20. Terada D., Osawa E., So F. et al. A simple and soft chemical deaggregation method producing single-digit detonation nanodiamonds // Nanoscale Adv. 2022. V. 4. P. 2268–2277. https://doi.org/10.1039/D1NA00556A
  21. 21. Batsanov S. S., Dan’kin D. A., Gavrilkin S. M. et al. Structural changes in colloid solutions of nanodiamond // New J. Chem. 2020. V. 44 P. 1640–1647. https://doi.org/10.1039/C9NJ05191K
  22. 22. Petrova N., Zhukov A., Gareeva F. et al. Interpretation of electrokinetic measurements of nanodiamond particles // Diamond and Related Materials. 2012. V. 30. P. 62–69. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2012.10.004
  23. 23. Gareeva F., Petrova N., Shenderova O., Zhukov A. Electrokinetic properties of detonation nanodiamond aggregates inaqueous KCl solutions // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2014. V. 440. P. 202–207. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2012.08.055
  24. 24. Жуков А. Н., Швидченко А.В., Юдина Е.Б. Электроповерхностные свойства гидрозолей детонационного наноалмаза в зависимости от размера дисперсных частиц // Коллоидный журнал. 2020. Т. 82. № 4. С. 416–422. https://doi.org/10.31857/S0023291220040175
  25. 25. Сычёв Д. Ю., Жуков А. Н., Голикова Е. В., Суходолов Н. Г. Влияние простых электролитов на коагуляцию гидрозолей монодисперсного отрицательно заряженного детонационного наноалмаза // Коллоидный журнал. 2017. Т. 79. № 6. С. 785–791. https://doi.org/10.7868/S0023291217060118
  26. 26. Mchedlov-Petrossyan N. O., Kamneva N. N., Mary-nin A. I. et al. Colloidal properties and behaviors of 3 nm primary particles of detonation nanodiamonds in aqueous media // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. P. 16186–16203. https://doi.org/10.1039/C5CP01405K
  27. 27. Mchedlov-Petrossyan N. O., Kamneva N. N., Kryshtal A. P. et al. The properties of 3 nm-sized detonation diamond from the point of view of colloid science // Ukr. J. Phys. 2015. V. 60. Р. 932–937. https://doi.org/10.15407/ujpe60.09.0932
  28. 28. Mchedlov-Petrossyan N. O., Kriklya N. N., Kryshtal A. P. et al. The interaction of the colloidal species in hydrosols of nanodiamond with inorganic and organic electrolytes // Journal of Molecular Liquids. 2019. V. 283. P. 849–859. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.03.095
  29. 29. Волкова А.В., Белобородов А.А., Водолажский В.А. и др. Влияние рН и концентрации индифферентного электролита на агрегативную устойчивость водного золя детонационного алмаза // Коллоидный журнал. 2024. Т. 86. № 2. С. 169–192. https://doi.org/10.31857/S0023291224020031
  30. 30. Petit T., Puskar L. FTIR spectroscopy of nanodiamonds: Methods and interpretation // Diamond & Related Materials. 2018. V. 89. P. 52–66. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2018.08.005
  31. 31. Shenderova O., Panich A.M., Moseenkov S. et al. Hydroxylated detonation nanodiamond: FTIR, XPS, and NMR studies // Phys. Chem. C. 2011. V. 115. № 39. P. 19005–19011. https://doi.org/10.1021/jp205389m
  32. 32. Stehlik S., Mermoux M., Schummer B. et al. Size effects on surface chemistry and Raman spectra of sub-5 nm oxidized high-pressure high-temperature and detonation nanodiamonds // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. P. 5647−5669. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c09190
  33. 33. Алексенский А. Е., Байдакова М. В., Вуль А. Я., Сиклицкий В. Структура алмазного нанокластера // Физика твердого тела. 1999. Т. 41. № 4. С. 740—743.
  34. 34. Шарин П.П., Сивцева А.В., Яковлева С.П. и др. Сравнение морфологических и структурных характеристик частиц нанопорошков, полученных измельчением природного алмаза и методом детонационного синтеза // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2019. Т. 4. С. 55–67. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2019-4-55-67
  35. 35. Frese N., Mitchell S.T., Bowers A. et al. Diamond-like carbon nanofoam from low-temperature hydrothermal carbonization of a sucrose/naphthalene precursor solution // C Journal of Carbon Research. 2017. V. 3. № 3. P. 23. https://doi.org/10.3390/c3030023
  36. 36. Lim D. G., Kim K. H., Kang E. et al. Comprehensive evaluation of carboxylated nanodiamond as a topical drug delivery system // International Journal of Nanomedicine. 2016. V. 11. P. 2381–2395. https://doi.org/10.2147/IJN.S104859
  37. 37. Thomas A., Parvathy M.S., Jinesh K.B. Synthesis of nanodiamonds using liquid-phase laser ablation of graphene and its application in resistive random access memory // Carbon Trends. 2021. V. 3. P. 100023. https://doi.org/10.1016/j.cartre.2020.100023
  38. 38. Petit T., Arnault J.C., Girard H. A. et al. Early stages of surface graphitization on nanodiamond probed by x-ray photoelectron spectroscopy // Physical Review B – Condensed Matter and Materials Physics. 2011. V. 84. № 23. P. 233407. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.84.233407
  39. 39. Lan G., Qiu Y., Fan J. et al. Defective graphene@diamond hybrid nanocarbon material as an effective and stable metal-free catalyst for acetylene hydrochlorination // Chemical Communications. 2019. V. 55. P. 1430–1433. https://doi.org/10.1039/C8CC09361J
  40. 40. Testolin A., Cattaneo S., Wang W. et al. Cyclic voltammetry characterization of Au, Pd, and AuPd nanoparticles supported on different carbon nanofibers // Surfaces. 2019. V. 2. № 1. P. 205–215 https://doi.org/10.3390/surfaces2010016
  41. 41. Жуков А.Н., Гареева Ф.Р., Алексенский А.Е. Комплексное исследование электроповерхностных свойств агломератов детонационного наноалмаза в водных растворах КСl // Коллоидный журнал. 2012. Т. 74. № 4. C. 483–491.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека