Ложкомоев Александр Сергеевич. Гибридные адсорбенты на основе наноструктурного бемита: получение, свойства, применение

Краткое описание

Ложкомоев Александр Сергеевич. Гибридные адсорбенты на основе наноструктурного бемита: получение, свойства, применение;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет»], 2021

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Ложкомоев Александр Сергеевич
ГИБРИДНЫЕ АДСОРБЕНТЫ
НА ОСНОВЕ НАНОСТРУКТУРНОГО БЕМИТА:
ПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ
05.16.8 - Нанотехнологии и наноматериалы (Химия и химическая технология)
Диссертация на соискание ученой степени
доктора технических наук
Тамбов-2021
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 8
ГЛАВА 1. Наноструктуры AlOOH: синтез, свойства, применение (обзор литературы) 17
1.1 Г идро(сольво)термальная стратегия получения иерархических
микро/наноструктур AlOOH 18
1.2 Получение наноструктур Al2O3*nH2O окислением массивного
алюминия 34
1.3 Образование иерархических микро/наноструктур AlOOH при
реакции алюминия с водой 37
1.4 Образование иерархических микро/наноструктур AlOOH при
гидролизе нитрида алюминия 44
1.5 Реакция с водой электровзрывных нанопорошков Al и AlN 47
1.6 Адсорбционные применения наноструктур AlOOH 53
1.7 Волокнистые материалы с оболочкой из наноструктур AlOOH 58
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 62
2.1 Методики синтеза НП Al и Al/AlN 62
2.2 Методы характеризации прекурсоров и продуктов гидролиза 63
2.2.1 Определение активного алюминия в НП 63
2.2.2 Определение массовой доли нитрида алюминия в НП 64
2.2.3 Электронно-микроскопические исследования 65
2.2.4 Определение размеров агломератов 66
2.2.5 Изучение фазового состава порошков 66
2.2.6 Определение текстурных характеристик 67
2.2.7 Определение ^-потенциала 67
2.2.8 Термический анализ продуктов превращения 68
2.3 Методики исследований закономерностей окисления водой НП
Al и Al/AlN 68
2.4 Методика выделения промежуточных продуктов реакции с
различной степенью превращения 70
2.5 Методики изучения влияния дисперсности прекурсоров на
свойства продуктов гидролиза 70
2.6 Методика гидролиза НП водяным паром 71
2.7 Методика гидротермального окисления НП Al и Al/AlN 71
2.8 Методика изучения старения 71
2.9 Методика термической обработки продуктов реакции НП Al и
Al/AlN с водой 72
2.10 Методики иммобилизации наноструктур бемита на волокнах и
гранулах 73
2.10.1 Иммобилизация наноструктур бемита на различных
подложках 73
2.10.2. Методика гидрофилизации полимерных волокон
холодной плазмой 73
2.10.3. Методики исследования влияния плазменной обработки
полимерных волокон на их физико-химические характеристики 75
2.11 Методика модификации наноструктур бемита коллоидным
серебром 76
2.12 Методика получения гибридного адсорбента на основе
наноструктур бемита и ацетатцеллюлозных микроволокон 77
2.13 Методики изучения адсорбции наноструктур и гибридного
адсорбента в статических и динамических условиях 77
2.13.1 Характеристики адсорбатов 77
2.13.2 Адсорбция в статических условиях 79
2.13.3 Адсорбция в динамических условиях 80
2.13.4 Определение массовой концентрации алюминия,
метиленового голубого, эозина, таниновой кислоты методом фотоколориметрии 81
2.13.5 Определение массовой концентрации Zn2+, Cd2+, Pb2+,
з
Cu , NO3 , H2AsO4 методом инверсионной вольтамперометрии 82
2.13.6 Определение концентрации латексных наносфер методом
нефелометрии 83
2.13.7 Определение концентрации микроорганизмов
микробиологическими методами анализа 83
2.14 Определение физико-механических свойств гибридного
адсорбента 84
2.14.1 Определение размера пор «методом пузырька» 84
2.14.2 Определение разрывной длины 84
2.14.3 Определение пропускной способности 85
2.15 Методики биотестирования гибридного адсорбента 85
2.16 Методика определения миграции компонентов в водную
вытяжку 87
2.17 Методики оценки токсичности и ранозаживляющего действия
гибридного адсорбента 87
2.17.1 Оценка in vivo острой токсичности наноструктур бемита. 88
2.17.2 Оценка острой токсичности и местно-раздражающего
действия гибридного адсорбента 89
2.17.3 Исследование возможных мутагенных свойств
гибридного адсорбента 90
2.17.4 Оценка ранозаживляющей способности гибридного 93
адсорбента
2.18 Обработка результатов 93
ГЛАВА 3. Закономерности превращения электровзрывных НП Al и Al/AlN в водных средах 95
3.1 Закономерности превращения НП Al 95
3.1.1 Характеризация НП Al 95
3.1.2 Закономерности взаимодействия НП Al с водой 98
3.1.3 Закономерности взаимодействия НП Al с водяным паром.. 105
3.1.4 Закономерности окисления водой НП Al в гидротермальных условиях 107
3.2 Закономерности превращения НП Al/AlN 109
3.2.1 Характеризация НП Al/AlN 109
3.2.2 Влияние условий синтеза на закономерности окисления
НП Al/AlN 113
3.2.2.1 Состав порошка 113
3.2.2.2 Температура 117
3.2.2.3 Начальный уровень рН 120
3.2.2.4 Деагломерация прекурсора 121
3.2.3 Промежуточные продукты реакции окисления водой НП
Al/AlN 123
3.2.4 Окисление НП Al/AlN в гидротермальных условиях 126
3.2.5 Окисление в парах воды 128
3.2.6 Присутствие в реакционной среде микрогранул и
микроволокон 130
3.3 Механизм образования иерархических микро/наноструктур
бемита 139
Выводы по Главе 3 147
Глава 4 Влияние термообработки наноструктур на их физико-химические характеристики 149
4.1 Особенности терморазложения наноструктур 149
4.2 Исследование текстурных характеристик наноструктур 153
4.3 Электрокинетические характеристики наноструктур 157
4.4 Влияние термообработки на формирование кислотно-основных
центров поверхности наноструктур 159
4.5 Влияние термообработки наноструктур на изменение типов
поверхностных центров 162
4.6 Влияние термообработки наноструктур на адсорбцию
органических молекул 166
Выводы по Главе 4 176
ГЛАВА 5. Разработка гибридных адсорбентов на основе иерархических микро/наноструктур бемита 178
5.1 Особенности формирования иерархических микро/наноструктур
бемита на поверхности стеклянных микроволокон 178
5.2 Формирование иерархических микро/наноструктур бемита на
поверхности полимерных микроволокон 184
5.3 Адсорбционные характеристики гибриднго бдсорбента на основе
ацетатцеллюлозных микроволокон и наноструктур бемита 190
5.3.1 Адсорбция неорганических ионов в динамическом
режиме 190
5.3.2 Адсорбция метиленового голубого 192
5.3.3 Адсорбция эозина 194
5.3.4 Адсорбция таниновой кислоты 200
5.3.5 Адсорбция латексных сфер и живых культур
микроорганизмов 204
5.3.6 Вероятные механизмы адсорбции и роль зарядовых
взаимодействий 209
Выводы по Главе 5 213
ГЛАВА 6. Функциональные свойства и применение гибридного адсорбента 215
6.1 Пропускная и удерживающая способность гибридного
адсорбента 215
6.2 Удаление бактерий из водных растворов 218
6.3 Удаление из воды бактериального эндотоксина 219
6.4 Импрегнирование гибридного адсорбента коллоидным серебром 220
6.5 Оценка токсичности гибридного адсорбента 227
6.5.1 Биотестирование разработанного материала на
гидробионтах и люминисцентных бактериях 227
6.5.2 Оценка in vivo острой токсичности наноструктур бемита.. 233
6.5.3 Оценка острой токсичности и местно-раздражающего
действия гибридного адсорбента 234
6.5.4 Исследование возможных мутагенных свойств
наноструктур бемита и гибридного адсорбента 235
6.6 Фильтры AquaVallis на основе гибридного адсорбента 238
6.6.1 Ресурсные испытания картриджей AquaVallis на основе
гибридного адсорбента 243
6.7 Перевязочный материал VitaVallis на основе гибридного
адсорбента 245
6.7.1 Сравнение перевязочного материала на основе гибридного
адсорбента с аналогами 254
Выводы по Главе 6 257
Заключение 259
Список использованных источников 261
Приложение А. Акт внедрения результатов научно-исследовательской работы ООО «Аквелит» 287
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Разработка новых высокоэффективных сорбционных материалов является актуальной задачей в связи с постоянным ростом уровня загрязнения воды антибиотками, красителями, бактериями и др., а также в связи с ужесточением требований к чистоте питьевой и технической воды. Актуальной областью использования сорбционных материалов является также создание перевязочных материалов для лечения инфицированных ран, основанного на очистке их от патогенной микрофлоры. В первую очередь это обусловлено мерами, направленными на борьбу с распространением антибиотикоустойчивых штаммов бактерий. Новым классом материалов, который активно исследуется для решения вышеописанных проблем, являются иерархические микро/наноструктуры. Совокупность таких свойств, как стабильность пористой структуры, большая площадь удельной поверхности и химическая активность, наличие системы открытых пор с большой долей доступной поверхности отвечают требованиям, предъявляемым к высокоэффективным и технологичным адсорбентам.
Перспективным компонентом сорбционных материалов являются иерархические микро/наноструктуры оксидов и гидроксидов алюминия, демонстрирующие высокую адсорбцию ряда опасных загрязнителей. Иерархические микро/наноструктуры оксида алюминия, которые обычно получают гидро- или сольвотермальным методом из солей алюминия в присутствии темплатов, загрязнены компонентами реакционной среды, что нежелательно в пищевых и биомедицинских приложениях. Кроме того, наноструктуры в форме порошка имеют ряд ограничений, вызванных пылением, недостаточной впитывающей способностью, уносом порошка в динамических режимах фильтрации. В связи с этим, актуальной задачей является разработка и развитие новых способов получения иерархических микро/наноструктур на основе оксидов алюминия, а также разработка гибридных адсорбентов на их основе.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ИФПМ СО РАН «Научные основы создания перспективных композитных материалов и покрытий с функционализированной структурой для биомедицинских приложений» и на разных этапах была поддержана грантами: «Разработка технологии получения нановолокон на основе оксидов металлов для адсорбционных процессов» (ГК № 02.447.11.2008, 2005¬2006 гг.); «Нетканый фильтрующий материал с применением нановолокон для очистки воздушных сред от загрязнений органического и неорганического происхождения» (ГК № 88, 2006-2007 гг.); «Разработка технологии и организация промышленного производства наносорбентов и устройств на их основе для получения микробиологически чистых растворов биомедицинского назначения и для пищевой индустрии» (ГК № 02.527.12.9010, 2007-2009 гг.); «Разработка промышленного образца антисептического перевязочного материала на основе нановолокон» (ГК № 242, 2008-2009); «Разработка технологических режимов получения нановолокон для образцов антисептического перевязочного материала» (2008-2009 гг.); «Разработка нового класса антисептических
материалов на основе электроположительных кристаллических нановолокон неорганических материалов» (ГК № 02.513.12.3047, 2008-2009 гг.); «Разработка научных основ синтеза антимикробного сорбента с дополнительными функциональными свойствами на основе трехкомпонентных наночастиц состава Al/AlN/Zn, Al/AlN/Fe, Al/ AlN/Cu» (2012 г.); «Разработка технологии и создание производства нового класса антисептических материалов различного назначения на основе кристаллических сорбентов нитридов металлов» (ГК № 14.527.12.0001, 2011-2013 гг.); Программ Президиума РАН - 27.17: ФНМ «Разработка научных основ синтеза нового антисептического материала на основе электроположительных нановолокон и изучение его антимикробных свойств» 2009-2010 гг., ФНМ-4 «Исследование механизмов антимикробного и ранозаживляющего действия нового антисептического материала на основе наноструктурного оксигидроксида алюминия» 2011 г; проект Российского научного фонда 14-23-00096 «Изучение факторов, обуславливающих
9
противоопухолевую активность низкоразмерных наноструктур на основе гидроксида алюминия, и исследование механизма их действия на опухолевые клетки» (2017-2019 гг.); проект ФЦП 14.604.21.0156 «Разработка наноматериалов на основе оксидов и гидроксидов Al и Fe, обеспечивающих направленную ионную модификацию биологических сред и потенцирование действия лекарственных препаратов, и создание на их основе эффективных гемостатических средств с антимикробным эффектом» (2017-2019 гг.).
Степень разработанности темы исследования. Наноструктуры на основе оксидов, гидроксидов и оксигидроксидов алюминия интересны как с практической точки зрения, так и для фундаментальной науки. Особый интерес представляют микро/наноструктуры в виде цветка. Это относительно новый объект, исследование синтеза, свойств и областей применения которого началось с развитием нанотехнологий и ведется в последние десятилетия. Несмотря на ряд исследований, посвященных взаимодействию электровзрывного нанопорошка алюминия с водой, авторами которых являлись Савельев Г.Г., Ляшко А.П., Ильин А.П., Яворовский Н.А., Волкова Г.И, Иванов В.Г., Громов А.А., Коршунов А.В. и др., данный процесс не рассматривался как способ получения наноструктурных оксидов, оксигидроксидов и гидроксидов алюминия с различной морфологией, текстурными и структурно-фазовыми характеристиками. Проведенные автором работы комплексного исследования процесса окисления водой нанопорошка (НП) алюминия (Al) и алюмонитридной композиции (Al/AlN) в различных условиях, позволили установить закономерности образования полых сфер, покрытых нанолистовыми структурами оксигидроксида алюминия в фазе бемита (AlOOH), гексагональных стержней байерита и нанопластинок бемита. Окисление НП Al и Al/AlN позволяет получать в мягких условиях наноструктуры AlOOH в виде цветка, не загрязненные анионами, что неизбежно при получении подобных наноструктур из солей алюминия.
Ф. Теппер и Лисецкий В.Н. создавали волокнистый сорбционный материал
на основе стеклянных и целлюлозных микроволокон, покрытых нановолокнами
оксигидроксида алюминия. При этом в своих работах они не рассматривали
10
закономерности формирования наноструктр оксида алюминия на макроповерхностях с различными характеристиками и не выявляли общие закономерности формирования гибридных адсорбентов при окислении нанопорошков алюминия в присутствии дисперсных частиц или полимерных микроволокон. Соискателем впервые разработаны способы получения гибридного адсорбента с использованием электровзрывных нанопорошков на основе Al и полимерных микроволокон, проведены исследования закономерностей формирования наноструктур AlOOH на поверхности различных микроволокон при окислении адсорбированных на их поверхности электровзрывных наночастиц (НЧ) Al или Al/AlN.
Цель работы:
Разработка научно-технических основ создания гибридных сорбционных материалов с положительным зарядом поверхности, включающих иерархически организованные микро/наноструктур бемита, для очистки воды и лечения ран.
Для достижения цели работы необходимо было решить следующие задачи:
- определить закономерности протекания реакции с водой электровзрывных нанопорошков Al и Al/AlN в зависимости от температуры, соотношения реагентов, давления, состава нанопорошков;
- исследовать характеристики продуктов реакции, в том числе после термической обработки;
- исследовать адсорбционные свойства синтезированных наноструктур по отношению к модельным загрязнителям разных классов: растворенных соединений, коллоидных частиц, живых культур микроорганизмов;
- разработать способ получения и испытать гибридный адсорбент, содержащий в качестве активного компонента иерархические микро/наноструктуры бемита.
Научная новизна.
1. Окисление водой электровзрывных порошков Al и Al/AlN в зависимости от
условий синтеза (состав порошков, температуры, рН, соотношение реагентов)
приводит к формированию частиц в виде иерархических микро/наноструктур
высокодисперсного бемита, нанопластинок бемита и гексагональных стержней
11
байерита. AlN в составе нанопорошков способствует полной конверсии Al и снижению времени его окисления за счет выделяющегося аммиака в процессе гидролиза. Предложен механизм формирования иерархических микро/наноструктур высокодисперсного бемита при окислении электровзрывных порошков Al и Al/AlN.
2. Сорбционные характеристики наноструктур, полученных окислением водой электровзрывных порошков Al и Al/AlN, определяются преобладанием на их поверхности основных центров Бренстеда, обуславливающих положительный заряд поверхности частиц в воде и обеспечивающих высокую скорость и большую емкость адсорбции по отношению к отрицательно заряженным частицам - анионам и микроорганизмам.
3. Впервые установлены закономерности формирования наноструктур бемита на поверхности полимерных волокон при окислении водой НЧ Al/AlN. Показано, что основной вклад в сорбционные свойства гибридного адсорбента вносит наноструктурный бемит.
4. Впервые проведены комплексные исследования токсичности in vitro и in vivo гибридного адсорбента. Показано, что материал не обладает цитотоксическим и генотоксическим действием. По ГОСТ 12.1.007-76 материал относится к IV классу опасности - «малоопасные вещества».
5. Разработаны научно-технические основы создания гибридных адсорбентов из полимерных микроволокон и наноструктурного бемита с положительным зарядом поверхности, которые заключаются в установлении оптимального состава и характеристик исходных материалов, оптимальных режимов формирования наноструктур бемита на поверхности полимерных волокон, а также в комплексных исследованиях гибридного адсорбента.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные в диссертационном исследовании данные расширяют знания о реакции НЧ на основе алюминия с водой и о механизме формирования наноструктурных оксидов, гидроксидов и оксигидроксидов в объеме раствора и на твердых поверхностях различного состава.
Разработанные в диссертационном исследовании способы получения наноструктур бемита (AlOOH) и способы модифицирования ими волокнистых полимерных материалов, в частности, ацетатцеллюлозных микроволокон, закономерности их формирования и результаты исследования их сорбционных характеристик легли в основу технологии производства материала, производимого компанией ООО «Аквелит» (г. Томск) в виде промышленных партий высокотехнологичной медицинской продукции - сорбционно-бактерицидного перевязочного материала VitaValHs (ТУ 9393-002-73745952-2012) и основного компонента сменных фильтрующих элементов AquaVallis (ТУ 3697¬016-01538612-2006). Производимая продукция имеет регистрационную документацию и Сертификаты соответствия, необходимые для реализации на территории РФ и за рубежом. Документы разработаны с использованием результатов диссертационного исследования. Предложенные технические решения защищены 7 патентами.
Методология и методы исследования основаны на изучении особенностей взаимодействия с водой наночастиц Al и Al/AlN в различных условиях и на исследовании характеристик продуктов окисления. Для этого были использованы методы аналитической химии, физико-химических и микробиологических методов анализа, в том числе: просвечивающая и сканирующая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, инверсионная вольтамперометрия, спектрофотомерия, ИК-спектроскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия, эенргодисперсионный анализ.
Положения, выносимые на защиту:
1. Закономерности формирования иерархических микро/наноструктур бемита в воде при линейном нагреве до 60 °С, с оценкой влияния состава и морфологии прекурсоров - электровзрывных нанопорошков Al и Al/AlN, на изменение температуры и состава реакционной среды, скорость реакции, конверсию и характеристики продуктов.
2. Параметры окисления водой электровзрывных нанопорошков Al и Al/AlN,
позволяющие получать наноструктурные и наноразмерные частицы с различной
13
морфологией в виде иерархических микро/наноструктур размером до 2 мкм, состоящих из нанолистов бемита толщиной 2-5 нм, гексагональных стержней байерита размером 50-500 нм и нанопластинок бемита размером 50-100 нм и толщиной 5-30 нм.
3. Особенности изменения морфологии, текстурных, зарядовых и сорбционных свойств иерархических микро/наноструктур бемита, гексагональных стержней байерита и нанопластинок бемита при термической обработке в интервале температур 300-1280 °С.
4. Способ получения гибридного адсорбента для микробиологической очистки воды и лечения ран с содержанием наноструктур 30-40 масс. %, включающий гетероадагуляцию НЧ Al и AlN/Al на поверхности микроволокон, реакцию НЧ с водой, формирование in situ иерархических микро/наноструктур бемита.
5. Теоретическое и экспериментальное обоснование адсорбции гибридным адсорбентом органических и неорганических анионов, отрицательно заряженных микро- и наночастиц в статических и динамических условиях за счет зарядовых взаимодействий.
Личный вклад автора. Автором диссертации проведено обоснование направления исследования, определена цель, задачи, осуществлен выбор путей и методов их решения. Самостоятельно разработана структура диссертационного исследования. Автором лично проведены исследования химического поведения электровзрывных порошков Al и Al/AlN в водных средах; проведены исследования морфологии, физико-химических и адсорбционных свойств наноструктур; разработаны методы получения гибридных адсорбентов; адсорбционная активность по отношению к модельным загрязнениям, включая живые культуры микроорганизмов, выполнялись совместно со Сваровской Н.В. и Лернером М.И., кинетические исследования выполнялись совместно с Бакиной О.В. и Казанцевым С.О. Токсическое действие и гигиеническая оценка материала осуществлялась в ФГБОУ ВО СибГМУ Минздрава России (г. Томск) под руководством д.м.н., профессора В.Ю. Сереброва и д.м.н., А.А. Чучалина; в Лаборатории лекарственной токсикологии НИИ фармакологии СО РАМН (г.
14
Томск) под руководством д.м.н. А.А.Чурина и в ГУ НИИЭЧиГОС им. А.Н. Сысина РАМН (г. Москва) под руководством д.м.н. Р.И. Михайлова; в НИИ фармакологии и регенеративной медицины им. Е. Д. Гольдберга под руководством д.м.н. Дыгая А.М. Соискатель принимал участие в постановке задач, обсуждении и постановке методик испытаний, а также анализе полученных результатов биотестирования. Автором лично проведены анализ и обобщение полученных результатов, сформулированы выводы диссертационного исследования.
Степень достоверности и апробация работы. Достоверность результатов обусловлена использованием современных физико-химических методов анализа и стандартных методик исследования и воспроизводимостью экспериментальных данных. Результаты диссертационного исследования были доложены на следующих конференциях: International Conference Advanced Materials with Hierarchical Structure for New Technologies and Reliable Structures (Томск, 2015¬2019); International Conference on Physical Mesomechanics of Multilevel Systems (Томск, 2014); XII International Conference of Nanostructured Materials (Москва, 2014); 1-й Международной Российско-Казахстанской конференции по химии и химической технологии (Томск, 2011); Международном научно-практическом семинаре «Современные проблемы очистки воды. Наночастицы в водных объектах»; V Российско-Германском семинаре (Карлстом, Томск, 2010); IX Всероссийской конференции «Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем» (Ижевск, 2010); Международной научно-технической конференции НФМ’10 «Нанотехнологии функциональных материалов» (С.-Петербург, 2010); V Международной конференции HEMs-2010 «Высокоэнергетические материалы: демилитаризация, антитерроризм и гражданское применение» (Бийск, 2010); Научной конференции «Фундаментальные науки - медицине» (Новосибирск, 2010); Третьей Всероссийской конференции по наноматериалам НАНО-2009 (Екатеринбург, 2009); II Всероссийской конференции по наноматериалам НАНО- 2007 совместно с IV Международным семинаром «Наноструктурные материалы 2007: Беларусь - Россия» (Новосибирск, 2007); IV Международной научной
15
конференции «Химия, химическая технология и биотехнология на рубеже тысячелетий» (Томск, 2006); Третьей Всероссийской конференции (с международным участием) «Химия поверхности и Нанотехнология» (СПБ - Хилово, 2006); Международной конференции по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (Томск, 2006).
Публикации. Основное содержание диссертационного исследования опубликовано в 29 работах: 17 статей в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК, из которых 7 опубликованы в переводных версиях журналов, индексируемых в БД SCOPUS; 7 статей в рецензируемых иностранных журналах, индексируемых в БД Web of Science и SCOPUS; 1 монография, 7 патентов. Также материалы диссертации опубликованы в тезисах докладов научных конференций.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 288 стр. текста, включая 35 таблиц, 144 рисунка и 229 наименований литературных источников.
Благодарности. Автор выражает благодарность и признательность сотрудникам ИФПМ СО РАН д.т.н. Лернеру М.И., к.х.н. Сваровской Н.В., к.х.н. Бакиной О.В., к.т.н. Глазковой Е.А., Казанцеву С.О за активную поддержку и помощь при проведении экспериментальных исследований; д.ф.-м.н. Шаркееву Ю.П. за ценные советы при подготовке диссертации; к.ф.-м.н. Миллеру А.А. за помощь при проведении электронно-микроскопических исследований; к.м.н. Пехенько В.Г. за помощь и консультации при проведении микробиологических экспериментов; директору ООО «Аквелит» Кириловой Н.В. за доведение научной разработки до высоктехнологичной продукции; чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. Псахье С.Г. за поддержку, полезное общение и предоставленную возможность заниматься данной научной проблематикой, а также интересными исследовательскими проектами как в рамках настоящей работы, так и в течение работы в ИФПМ СО РАН.

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Электровзрывные нанопорошки Al и Al/AlN при взаимодействии с водой в зависимости от температуры, рН, давления и агрегатного состояния воды образуют бемит с морфологией нанопластинок, иерархических микро/наноструктур из нанолистов и байерит с морфологией гексагональных стержней.
2. Иерархические микро/наноструктуры бемита в виде полых сфер формируются при окислении нанопорошка Al в воде при условии сохранения поверхностного оксидного слоя наночастиц Al.
3. Реакционная способность нанопорошков Al/AlN увеличивается с ростом доли нитрида алюминия, в основном за счет снижения длительности индукционного периода, что связано с выделением аммиака при реакции нитрида алюминия с водой и повышения рН реакционной среды. Нанопорошки Al/AlN, содержащие более 60 масс. % нитрида алюминия при температуре 60 °С реагируют с водой без индукционного периода.
4. Наноструктуры оксида алюминия сохраняют морфологию предшественников при термической обработке вплоть до 1000 °С. При переходе в y-Al2O3 гексагональных стержней байерита площадь удельной поверхности
л
возрастает до 254 м /г за счет появления микропор.
5. Синтез наноструктур бемита может быть проведен in situ на различных подложках. Сплошность покрытия, формирующегося по механизму гетеронуклеации, определяется величиной свободной поверхностной энергии подложки и наличием поверхностных дефектов.
6. Токсичность гибридного адсорбента соответствует IV классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76 - «малоопасные вещества», отсутствие цитотоксичности и генотоксичности установлено комплексом исследований in vitro и in vivo, что подтверждает безопасность использования гибридного адсорбента в системах очистки воды и при лечении поверхностных ран.
7. Положительный заряд поверхности гибридного адсорбента обуславливает высокую эффективность удаления бактерий, вирусов, бактериального эндотоксина и других отрицательно заряженных в воде частиц, что позволяет использовать его в фильтрах микробиологической очистки воды.
Гибридный адсорбент при использовании в качестве перевязочного материала ускоряет процесс заживления инфицированных ран за счет удаления и удержания раневого экссудата, в том числе патогенной микрофлоры, стимуляции краевой эпителизации, защиты формирующейся грануляционной ткани от высыхания и ускорения ее созревания.