Синтез та дослідження фосфато-ванадатів апатитового типу

Струтинська, Н., Полупан, Д., Васильєва, О., & Слободяник, М. (2025). Синтез та дослідження фосфато-ванадатів апатитового типу. Вісник київського національного університету імені Тараса Шевченка. Хімія, 1 (60). 34-38. https://doi.org/10.17721/1728-2209.2025.1(60).5

Вступ. Модифіковані кальцій фосфати апатитового типу в більшій мірі привертають інтерес для застосування у ортопедії як замінники кісткової тканини. Крім цього часткове заміщення фосфату на ванадат в аніонній підгратці відкриває широкі можливості у розробках каталізаторів для органічного синтезу, а також матеріалів зі спеціальними оптичними властивостями.

Метою роботи є синтез фосфато-ванадатів апатитового типу та дослідження впливу часткового заміщення фосфату на ванадат-аніон та сорбції катіонів цинку з водного розчину на ширину забороненої зони матеріалів.

Методи. Зразки синтезовані з водних розчинів системи NH4+-Сa2+-PO43--NO3--VO43- за мольних співвідношень Сa2+:PO43-:-VO43- = 10: (6-х) : х, нагріті до 500°С та використані для сорбції катіонів Zn2+ з водного розчину з подальшим нагріванням до 500°С протягом 2 годин. Методи порошкової рентгенівської дифракції, ІЧ- та електронної спектроскопії були використані для їх характеризації.

Результати. За даними рентгенівської дифракції на порошках синтезовані зразки є монофазними та належать до гексагональної сингонії, просторової групи P63/m (апатитовий структурний тип), а розраховані параметри елементарних комірок збільшуються по мірі підвищення вмісту ванадату у їх складі. Дані ІЧ-спектроскопії підтверджують присутність двох типів аніонів (РО4 та VO4) у складі синтезованих фаз. Спектри дифузного відбивання проаналізовано з використанням функції Кубелка-Мунка та встановлено зменшення значення ширини забороненої зони по мірі підвищення ступеня заміщення фосфат-аніону на ванадат до 50%, а також при сорбції катіонів Zn2+ на поверхню синтезованих наночасточок ванадат-вмісних гідроксиапатитів і їх нагрівання до 500°С.

Висновки. Одержані результати в подальшому можуть бути використані у розробках матеріалів зі спеціальними оптичними властивостями або каталізаторів для органічних перетворень на основі фосфато-ванадатів апатитового структурного типу.