Фазовый состав и локальное окружение ионов железа в наночастицах оксида железа, легированного гадолинием

  • Юлия Александровна Федотова Институт ядерных проблем БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Владислав Эдмундович Гуменник Горно-металлургическая академия им. Станислава Сташица, пр. А. Мицкевича, 30, 30-059, г. Краков, Польша
  • Светлана Александровна Воробьева Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Михаил Михайлович Дегтярик Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Андрей Андреевич Харченко Институт ядерных проблем БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220006, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-7274-1380
  • Януш Пшевозник Горно-металлургическая академия им. Станислава Сташица, пр. А. Мицкевича, 30, 30-059, г. Краков, Польша
  • Чеслав Капуста Горно-металлургическая академия им. Станислава Сташица, пр. А. Мицкевича, 30, 30-059, г. Краков, Польша

Аннотация

Химическим осаждением из водных растворов получены порошки FeO ⋅ Fe2O3nH2O, Fe2,95Gd0,05O4 и Fe2,9Gd0,1O4. Методами рентгеноструктурного анализа и спектроскопии ядерного гамма-резонанса (ЯГР) исследованы фазовый состав и локальное окружение ионов железа в наночастицах оксида железа, легированного гадолинием. Интерпретация рентгенограмм и ЯГР-спектров свидетельствует о наличии в образцах суперпозиции маггемита γ-Fe2O3 и гидроксида железа α-FeOOH. Обнаружено, что при осаждении порошков в присутствии нитрата гадолиния наблюдается увеличение содержания гидроксида железа α-FeOOH, который исчезает после отжига при 200 °C.

Биографии авторов

Юлия Александровна Федотова, Институт ядерных проблем БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220006, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук; заместитель директора

Владислав Эдмундович Гуменник, Горно-металлургическая академия им. Станислава Сташица, пр. А. Мицкевича, 30, 30-059, г. Краков, Польша

аспирант кафедры физики твердого тела факультета физики и прикладной информатики. Научный руководитель – Я. Пшевозник

Светлана Александровна Воробьева, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук; ведущий научный сотрудник лаборатории химии конденсированных сред

Михаил Михайлович Дегтярик, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук, доцент; ведущий научный сотрудник лаборатории химии конденсированных сред

Андрей Андреевич Харченко, Институт ядерных проблем БГУ, ул. Бобруйская, 11, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; старший научный сотрудник лаборатории физики перспективных материалов

Януш Пшевозник, Горно-металлургическая академия им. Станислава Сташица, пр. А. Мицкевича, 30, 30-059, г. Краков, Польша

доктор наук (химия); профессор кафедры физики твердого тела факультета физики и прикладной информатики

Чеслав Капуста, Горно-металлургическая академия им. Станислава Сташица, пр. А. Мицкевича, 30, 30-059, г. Краков, Польша

доктор наук (химия), профессор; профессор кафедры физики твердого тела факультета физики и прикладной информатики

Литература

  1. Yallapu MM, Othman SF, Curtis ET, Gupta BK, Jaggi M, Chauhan SC. Multi-functional magnetic nanoparticles for magnetic resonance imaging and cancer therapy. Biomaterials. 2011;32(7):1890 –1905. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2010.11.028.
  2. Kandasamy G, Maity D. Recent advances in superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) for in vitro and in vivo cancer nanotheranostics. International Journal of Pharmaceutics. 2015;496(2):191–218. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2015.10.058.
  3. Nguyen D, Kim K.-S. Controlled magnetic properties of iron oxide-based nanoparticles for smart therapy. KONA Powder and Particle Journal. 2016;33:33–47. DOI: 10.14356/kona.2016010.
  4. Zhang H, Malik V, Mallapragada S, Akinc M. Synthesis and characterization of Gd-doped magnetite nanoparticles. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2017;423:386 –394. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.10.005.
  5. Jiang P-Sh, Tsai H-Yu, Drake P, Wang F-N, Chiang Ch-Sh. Gadolinium-doped iron oxide nanoparticles induced magnetic field hyperthermia combined with radiotherapy increases tumour response by vascular disruption and improved oxygenation. International Journal of Hyperthermia. 2017;33(7):770–778. DOI: 10.1080/02656736.2017.1308019.
  6. Budnyk AP, Lastovina TA, Bugaev AL, Polyakov VA, Vetlitsyna-Novikova KS, Sirota MA, et al. Gd3+-doped magnetic nanoparticles for biomedical applications. Journal of Spectroscopy. 2018;2018:1412563. DOI: 10.1155/2018/1412563.
  7. Palihawadana-Arachchige M, Naik VM, Vaishnava PP, Jena BP, Naik R. Gd-doped superparamagnetic magnetite nanoparticles for potential cancer theranostics. In: Seehra MS, editor. Nanostructured Materials: Fabrication to Applications. London: InTech Publishers; 2017. 222 p. DOI: 10.5772/intechopen.68219.
  8. Schwertmann U, Cornell RM. Iron oxide in the laboratory. Weinheim: VCH; 1991. 137 p.
  9. Klissurski DG, Bluskov VN. A Mössbauer study of the thermal decomposition of highly disperse α-FeOOH. Materials Chemistry. 1980;5(1):67–71. DOI: 10.1016/0390-6035(80)90036-X.
  10. Goni-Elizalde S, Garcia-Clavel ME. Thermal behavior in air of iron oxyhydroxides obtained from the method of homogeneous precipitation. Part I. Goethite samples of varying crystallinity. Thermochimica Acta. 1988;124:359–369. DOI: 10.1016/0040-6031(88)87038-2.
  11. Predoi D, Kuncser V, Zaharescu M, Jitianu A, Crisan M, Keune W, et al. FexOy – SiO2 nanocomposites studied by Mössbauer spectroscopy. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2006;8(2):518.
  12. Murad E. Chapter 12.1. Mössbauer spectroscopy of clays and clay minerals. Developments in Clay Science. 2006;1:755–764. DOI: 10.1016/S1572-4352(05)01027-5.
Опубликован
2022-09-19
Ключевые слова: магнитные наночастицы, гидроксиды, химическое осаждение, рентгеноструктурный анализ, локальный атомный порядок
Поддерживающие организации Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект Х21ВТНГ-003).
Как цитировать
Федотова, Ю. А., Гуменник, В. Э., Воробьева, С. А., Дегтярик, М. М., Харченко, А. А., Пшевозник, Я., & Капуста, Ч. (2022). Фазовый состав и локальное окружение ионов железа в наночастицах оксида железа, легированного гадолинием. Журнал Белорусского государственного университета. Химия, 2, 30-37. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2022-2-30-37