Роль наноразмерных частиц гидроксидов алюминия и железа при формировании высокоэффективных композиционных сорбентов в гидротермальных условиях

Исследованы композиционные порошкообразные материалы на основе оксидов алюминия и железа, полученные гидротермальным синтезом. Изучены процессы формирования новых композиционных материалов на основе оксидов алюминия и железа, имеющих потенциальное применение в сорбционных приложениях. Разработаны методики получения композиционных порошков на основе оксидов (оксигидроксидов) алюминия и железа(III) гидротермальным методом с использованием в качестве прекурсоров водных растворов солей (хлоридов, нитратов, сульфатов) соответствующих металлов в присутствии карбамида (классический подход), а также золей гидроксидов алюминия и железа (оригинальный подход). Изучено влияние природы прекурсора (гидрозоли/растворы солей, природа аниона), соотношения [Al³⁺]:[Fe³⁺] в исходном растворе и присутствия поверхностно-активных веществ (катионного и анионного) на микроструктуру, фазовый состав, текстурные, термические и адсорбционные (по отношению к высокотоксичным соединениям Cr(VI) и метиловому оранжевому) свойства продуктов гидротермального синтеза. Определены оптимальные условия для получения порошков с повышенными адсорбционными характеристиками. Показано, что порошки композиционного состава имеют более высокую удельную поверхность и адсорбционную емкость по сравнению с однофазными продуктами, что связано со взаимным подавлением роста кристаллов в гидротермальных условиях и увеличением дисперсности порошков при одновременном формировании нескольких фаз. Добавка катионного поверхностно-активного вещества в исходные растворы также приводит к улучшению адсорбционных характеристик. Использование комбинированного золь-гель - гидротермального подхода позволило получить продукты с более высокими текстурными и адсорбционными характеристиками по сравнению с продуктами классического гидротермального синтеза, так как в качестве центров кристаллизации выступает большое количество уже имеющихся в системе наночастиц, равномерно распределенных в объеме. Полученные адсорбенты сочетают высокую эффективность и скорость адсорбции, регенерируемость, экологичность, невысокую стоимость, а также обладают сопоставимой, а зачастую и более высокой сорбционной емкостью по сравнению с мировыми аналогами по составу и другими часто используемыми адсорбентами без дополнительного подкисления и изменения ионной силы раствора.