ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ НАНОПОРОШКОВ СИСТЕМЫ ZrO₂–Y2O₃–CeO₂–Al₂O₃ В ВОДНОЙ СРЕДЕ ПРИ РАЗЛИЧНОМ pH

Исследованы нанопорошки систем ZrO₂–Y₂O₃–CeO₂ и ZrO₂–Y₂O₃–CeO₂–Al₂O₃ с целью изучения влияния pH дисперсионной среды на растворимость частиц нанопорошков сложного состава в водной среде после мембранной фильтрации и центрифугации для получения в дальнейшем стабильных дисперсий, необходимых для токсикологических исследований наночастиц. Методом оптической эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой измерены концентрации элементов, оставшихся в супернатанте после пробоподготовки, включающей в себя мембранную фильтрацию и центрифугацию. Установлено, что наибольшей агрегативной устойчивости дисперсии нанопорошка без добавки Al₂O₃ соответствует оптимальный диапазон pH = 5,5÷9,5, а с добавкой Al₂O₃ – область pH = 7,0. Полученные результаты свидетельствуют, что при диспергировании данных порошков происходит образование гидрозоля оксогидроксида иттрия, который растворяется при pH < 6,0. При растворении в воде порошка с добавкой Al₂O₃ в нейтральной среде образуется гидроксид алюминия, в кислой (pH < 6) – его заменяют основные растворимые соли алюминия, а в щелочной (pH > 7) – амфотерный гидроксид алюминия растворяется из-за образования алюминатов.

1. Chevalier J., Gremillard L. What future for zirconia as a biomaterial? // Biomaterials. 2006. Vol. 27. Р. 535—543.

2. Chevalier J. Ceramics for medical applications: A picture for the next 20 years // J. Eur. Ceram. Soc. 2009. Vol. 29. Р. 1245—1255.

3. Palmero P. Structural ceramic nanocomposites; a review of properties and powders’ synthesis methods // Nanomaterials. 2015. Vol. 5. Р. 656—696.

4. Antsiferova I.V. The potential risks of exposure of nano-dispersed metal and non-metallic powders on the environment and people // World Appl. Sci. J. 2013. Vol. 22 (special issue on techniques and technologies). P. 34—39.

5. Antsiferova I.V. Nanomaterials and potential environmental risks // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2011. Vol. 52. No. 1. P. 127—131.

6. Elsaesser A., Howard C.V. Toxicology of nanoparticles // Adv. Drug Delivery Rev. 2012. Vol. 64. Р. 129—137.

7. Uliana De Simone, Elisa Roda, Cinzia Signorini, Teresa Coccini. An integrated in vitro and in vivo testing approach to assess pulmonary toxicity of engineered cadmium-doped silica nanoparticles // Am. J. Nanomater. 2015. Vol. 3. No. 2. P. 40—56.

8. Shvedova A.A., Kisin E.R., Mercer R., Murray A.R., John-son V.J., Potapovich A.I. Unusual inflammatory and fib-rogenic pulmonary responses to single-wall carbone nanotubes in mice // Am. J. Phisiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2005. Vol. 298. No. 5. P. 698—708.

9. Warheit D.B., Laurence B.R, Reed K.L, Roach D.H, Reynolds A.M., Webb T.R. Comparative pulmonary toxicity assessment of single-wall carbon nanotubes in rats // Toxicol. Sci. 2004. Vol. 77. No. 1. P. 117—125.

10. Порозова С.Е., Макарова Е.Н., Кульметьева В.Б. Влияние малых добавок Al2O3 на свойства керамики системы ZrO₂—Y₂O₃—CeO₂ // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2015. Т. 17. No. 2 (4). С. 874—880.

11. Makarova E., Antsiferova I., Antsiferov V., Suzdaleva G., Nagibina N., Esaulova I. Study of agglomeration process of nanocrystalline powder ZrO₂—2Y₂O₃—4CeO₂ in aqueous media by means of dynamic light scattering technique // Res. J. Pharm., Biol. Chem. Sci. 2016. Vol. 7. No. 2. P. 1553—1562.

12. Makarova E.N., Antsiferova I.V. Factors influencing the stability of aqueous dispersions of nanocrystalline systems ZrO₂—2Y₂O₃—4CeO₂ optionally modified with Al₂O₃. Preparing for the future in-vivo studies // Res. J. Pharm., Biol. Chem. Sci. 2016. Vol. 7. No. 1. P. 1086—1098.

13. Белова И.А., Саркисян И.С., Попова И.В. Киенская К.И. Влияние нитрата натрия на агрегацию частиц в гидрозолях оксогидроксида иттрия // Успехи в химии и хим. технологии. 2008. Т. 22. No. 3 (83). С. 68—72.

14. Школьников Е.В. Растворимость и амфотерность оксидов и гидроксидов IIIB группы в водных средах // Изв. Санкт-Петербург. гос. лесотехн. академии. 2015. Вып. 210. С. 156—164.

15. Эконян Е.З., Белова И.А., Жилина О.В. Синтез и некоторые коллоидно-химические свойства гидрозолей, полученных из нитрата иттрия // Успехи в химии и хим. технологии. 2014. Т. 23. No. 2. С. 131—133.

16. Белова И.А., Киенская К.И., Назаров В.В. Получение гидрозоля оксогидроксида иттрия и исследование его коллоидных свойств // Успехи в химии и хим. технологии. 2007. Т. 21. No. 3 (71). С. 36—40.

17. Ростокина Е.Е. Получение особо чистых ультрадисперсных порошков алюмоиттриевого граната золь-гель методом: Автореф. дис. … канд. хим. наук // Н. Новгород: НГУ, 2015.