Научный интерес к процессам формирования структуры магнитных шпинелей и композитов на их основе обусловлен возможностью синтеза материалов с полифункциональными свойствами. Изучен процесс образования нанокристаллического феррита кобальта (II) и композиционного материала CoFe2O4/C. Предложен механизм формирования структуры материалов, включающий стадию образования гидроксидов переходных элементов, прекурсоров на основе комплексных соединений катионов железа и кобальта с лимонной кислотой и их последующего разрушения при нагревании. Синтезированные материалы охарактеризованы при помощи методов рентгенофазового анализа, электронной микроскопии, методов низкотемпературной адсорбции азота, Дебая-Шеррера. Показано, что феррит кобальта (II) имеет развитую поверхность, значение площади поверхности по методу ВЕТ составляет величину 16 м2/г, средний размер кристаллитов, определеный по уравнению Дебая-Шеррера, составляет 4.0 нм. Для приготовления композиционного материала был использован активированный уголь с величиной удельной поверхности 685 м2/г. Полученный композиционный материал имеет площадь поверхности 222 м2/г, средний размер кристаллитов 1,1 нм. Феррит кобальта (II), входящий в состав композиционного материала CoFe2O4/C, имеет несколько большее значение параметра решетки по сравнению с чистым ферритом кобальта (II), что связано с уменьшением степени обращенности шпинели. Синтезированный композиционный материал был опробован в процессе адсорбции катионов меди (II) из водного раствора. Показано, что CoFe2O4/C проявляет повышенную адсорбционную способность по катионам меди (II) в сравнении с чистым активированным углем, несмотря на снижение площади удельной поверхности. Результат объяснен вовлечением в процесс адсорбции феррита кобальта (II). Полученные материалы могут представлять интерес в качестве катализаторов, адсорбентов.

шпинели, феррит кобальта, уравнение Дебая-Шеррера, адсорбция, катионы меди

1. Dai Y.Q., Dai J.M., Tang X.W., Zi Z.F. et al. Magnetism of CoFe2O4 thin films annealed under the magnetic field // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2015. V. 394. P. 287–291.

2. Singh S., Munjal S., Khare N. Strain/defect induced enhanced coercivity in single domain CoFe2O4 nanoparticles // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2015. V. 386. P. 69–73.

3. Zhao Y., Cao B., Lin Z., Su X. Synthesis of CoFe2O4/C nano-catalyst with excellent performance by molten salt method and its application in 4nitrophenol reduction // Environmental pollution. 2019. V. 254. № Pt A. P. 112961.

4. Huang S., Xu Y., Xie M., Xu H. et al. Synthesis of magnetic CoFe2O4/g-C3N4 composite and itsenhancement of photocatalytic ability under visible-light // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. 2015. V. 478. P. 71–80.

5. Gan L., Shang S., Yuen C.W.M., Jiang S.-X. et al. Hydrothermal synthesis of magnetic CoFe2O4/grapheme nanocomposites with improved photocatalytic activity // Applied Surface Science. 2015. V. 351. P. 140–147.

6. Abdolmohammad-Zadeh H., Rahimpour E. CoFe2O4 nano-particles functionalized with 8hydroxyquinoline for dispersive solid-phase micro-extraction and direct fluorometric monitoring of aluminum in human serum and water samples // Analytica Chimica Acta. 2015. V. 881. P. 54–64.

7. Foroughi F., Hassanzadeh-Tabrizi S.A., Amighian J., Saffar-Teluri A. A designed magnetic CoFe2O4–hydroxyapatite core–shell nanocomposite for Zn(II) removal with high efficiency // Ceramics International. 2015. V. 41. P. 6844–6850.

8. Li Y., Meng Y., Xiao M., Liu X. et al. The surface capacitance behavior and its contribution to the excellent performance of cobalt ferrite/carbon anode in lithium storage // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2019. V. 30. № 13. P. 12659–12668.

9. Tansel S?, Emine K., Melike S., ?nder M. Monodisperse CoFe2O4 nanoparticles supported on Vulcan XC72: High performance electrode materials for lithium-air and lithium-ion batteries // Journal of Power Sources. 2015. V. 288. P. 36–41.

10. Urbain F., Du R., Tang P., Smirnov V. et al. Upscaling high activity oxygen evolution catalysts based on CoFe2O4 nanoparticles supported on nickel foam for power-to-gas electrochemical conversion with energy efficiencies above 80% // Applied Catalysis B: Environmental. 2019. V. 259. P. 118055.

11. Darwish M.S.A., Kim H., Lee H., Ryu C. et al. Synthesis of magnetic ferrite nanoparticles with high hyperthermia performance via a controlled co-precipitation method // Nanomaterials. 2019. V. 9. № 8. P. 1176.

12. Бояринцев А.В., Аунг М.М., Аунг Х.Й., Степанов С.И. Извлечение алюминия при комплексной переработке красных шламов // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 3. С. 317–322. doi: 10.20914/2310–1202–2018–3–317–322

13. Фарберова Е.А., Ходяшев М.Б., Филатов В.Ю., Ходяшев Н.Б. и др. Применение углеродных сорбентов в технологии очистки сточных вод от ртути // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 4. С. 322–329. doi: 10.20914/2310–1202–2018–4–322–329

14. Перегудов Ю.С., Тимкова А.В., Горбунова Е.М., Плотникова С.Е. Применение ионообменного волокна на стадии доочистки сточных вод гальванического производства // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 4. С. 330–336. doi: 10.20914/2310–1202–2018–4–330–336

15. Kim K.J., Park J. Spectroscopic investigation on tetrahedral Co2+ in thin-film CoFe2O4 // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2019. V. 92. № 1. P. 40–44.

16. Al Yaqoob K., Bououdina M., Akhter M.S., Al Najar B. et al. Selectivity and efficient Pb and Cd ions removal by magnetic MFe2O4 (M = Co, Ni, Cu and Zn) nanoparticles // Materials Chemistry and Physics. 2019. V. 232. P. 254–264.

17. Venturini J., Wermuth T.B., Machado M.C., Arcaro S. et al. The influence of solvent composition in the sol-gel synthesis of cobalt ferrite (CoFe2O4): A route to tuning its magnetic and mechanical properties // Journal of the European Ceramic Society. 2019. V. 39. № 12. P. 3442–3449.

18. Illa R., Je?ko R., Silber R., ?ivotsk? O. et al. Structural, magnetic, optical, and magneto-optical properties of CoFe2O4 thin films fabricated by a chemical approach // Materials Research Bulletin. 2019. V. 117. P. 96–102.

19. Ojha V.H., Kant K.M. Temperature dependent magnetic properties of superparamagnetic CoFe2O4 nanoparticles // Physica B: Condensed Matter. 2019. V. 567. P. 87–94.

20. Jang J.S., Hong S.J., Lee J.S. Synthesis of Zinc Ferrite and Its Photocatalytic Application under Visible Light // Journal of the Korean Physik Society. 2009. V. 54. № 1. P. 204–208.

21. Шабельская Н.П., Зеленская Е.А., Постников А.А., Сулима С.И., Таранушич В.А., Сулима Е.В., Чернышев В.М., Власенко А.И. Синтез композиционного материала TiO2/Fe1.92Ti0.61O4/Fe2O3 и его каталитические свойства // Фундаментальные исследования. 2015. № 9 (3). С. 532–535.

22. Семченко В.В., Шабельская Н.П., Кузьмина Я.А. Синтез и каталитические свойства наноразмерного феррита цинка // Успехи современного естествознания. 2018. № 4. С. 36–41.