В лаборатории физической химии стекла (ЛФХС) ИХС РАН синтезированы новые двухфазные стекла системы Na2O-B2O3-SiO2-Fe2O3(FeO), проведено комплексное исследование процессов их химического травления с целью получения новых магнетитсодержащих пористых стекол с регулируемыми параметрами структуры порового пространства; сформулирован критерий, позволяющий определять пригодные для этой цели составы двухфазных стекол, исходя из молярного соотношения компонентов стекла.
Разработана охраноспособная технология изготовления пористых магнетитсодержащих стекол, позволившая уменьшить энергозатраты на их получение на 70%. Полученные пористые стекла обладают средним размером пор в диапазоне 5-30 нм, что позволяет отнести их к ультрафильтрационным мембранам. Совместно с лабораторией химии силикатных сорбентов ИХС РАН оценена сорбционная способность таких стекол по отношению к модельным растворам загрязнителей — органических красителей (на примере метиленового голубого).
По результатам исследования опубликована статья в журнале второго квартиля Membranes (Konon M., Brazovskaya E.Y., Kreisberg V., Semenova E., Polyakova I.G., Osipov A., Antropova T. Novel Inorganic Membranes Based on Magnetite-Containing Silica Porous Glasses for Ultrafiltration: Structure and Sorption Properties // Membranes 2023, 13, 341. https://doi.org/10.3390/membranes13030341) и получен патент РФ на изобретение RU 2791915 «Способ получения магнетитсодержащего пористого стекла» / Конон М. Ю., Анфимова И. Н., Полякова И. Г., Антропова Т. В.; Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН); приоритет 27.06.2022, зарегистрирован в Гос. Реестре изобретений РФ 14.03.2023. Бюл. № 8.
Ультрафильтрация является одним из наиболее эффективных процессов мембранной технологии, который используется для удаления микроорганизмов, твердых частиц, макромолекул и растворенных веществ в коллоидной форме. Ультрафильтрация активно применяется в водоподготовке, биотехнологии и медицине. Присутствие кристаллической фазы магнетита в пористом стекле обусловливает наличие ферримагнитных свойств. Железосодержащие магнитные пористые стекла могут быть использованы в качестве разделительных мембран для ультрафильтрации с применением магнитного поля. Наряду с этим такие пористые стекла применяются в ЛФХС для создания наноструктурированных магнитоэлектрических материалов (гетерогенных мультиферроиков нового поколения), востребованных в нано-, микроэлектронике.
Na2O–B2O3–SiO2–Fe2O3(FeO) в разрезе 70 мол. % SiO2. Области, пригодные для получения пористых стекол, отмечены черной сплошной линией.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИХС РАН при поддержке Минобрнауки России (Государственная регистрация № 1021050501068-5-1.4.3 (проект FFEM-2022-0004)).
Материал подготовлен н. с. ЛФХС, к.х.н. М. Ю. Конон.
