Зелений синтез наночастинок оксиду заліза з використанням водної витяжки листя капусти

Abstract

Запропоновано простий, надійний, недорогий і екологічно чистий технологічний спосіб синтезу наночастинок оксиду заліза – харчового барвника Е172. Використання принципів зеленої хімії для контрольованого синтезу наночастинок з різною дисперсністю базується на використанні рослинних екстрактів. В якості рослинної сировини для одержання нанопорошку оксиду заліза було обрано капусту білоголову, завдяки її доступності, легкості обробки, дешевизні. Показано, що наявність у складі водної витяжки листя капусти речовин, які проявляють відновні властивості, зокрема полісахаридів, органічних кислот, фенольних сполук, флавоноїдів, позитивно впливає на процеси фазоутворення та розмір частинок кінцевого продукту. Встановлено, що процес синтезу пігментного оксиду заліза в розчині ініціюється не лише температурою, а й завдяки окисно-відновній реакції, яка відбувається між нітрат-аніоном солі заліза та органічними компонентами у витяжці листя капусти. Проведено аналіз сухого залишку після упарювання та порошку після додаткової термообробки при 650 °С методами термогравіметрії (ТГ) і диференціального термічного аналізу (ДТА), ІЧ-спектроскопії та рентгенівської дифракції. За результатами диференційного термічного аналізу сухого залишку після упарювання розчину ферум (ІІІ) нітрату в присутності водного екстракту білоголової капусти було зафіксовано перехід Fe3O4→ γ-Fe2O3 → α-Fe2O3. Методами порошкової рентгенівської дифракції та ІЧ спектроскопії підтверджено, що досліджуваний зразок після прожарювання при 650 °С являє собою оксид заліза α-модифікації зі структурою гематиту. Встановлено, що в залежності від кількості (об’єму) взятої витяжки можна регулювати дисперсність порошку оксиду заліза і, як наслідок, контрольовано змінювати відтінок пігменту.