Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1.1. Структурно-химическая модификация галлуазита. Путем химической обработки галлуазитовых нанотрубок микроэлементами (Mn, Cu, Mo) с варьированием pH получены нанокомпозиты — перспективные удобрения пролонгированного действия. Основной механизм загрузки — сорбция ионов в поровые каналы и на внутреннюю поверхность. Помимо внедрения полезного компонента внутрь трубок, фиксируется сорбция частиц на внешней поверхности нанотрубок. При модификации галлуазита наблюдаются незначительные структурные изменения. На ИК-спектрах фиксируется усиление и уширение полосы при 3696 см⁻¹, что указывает, на химическое воздействие в первую очередь затрагивает внутреннюю поверхность нанотрубок. На ПЭМ проявляются локальные участки расширения межплоскостного расстояние с 7,2 Å до 7,7 Å в Mn- и Cu- нанокомпозитах, в Mo – до 8,7 Å. При этом ключевой алюмосиликатный каркас минерала сохраняет свою целостность, что свидетельствует о неразрушающем характере модификации. Эффективность загрузки носителя подтверждается наличием целевых элементов в валовом составе галлуазита. Исследование концентрации вещества оценивалось при помощи СЭМ ЭДС. Концентрации полезного компонента в нанокомпозитах, активированных: 1. в нейтральной среде (6,5-7 pH) Перманганат калия: 1,0 мол. % –НУО (ниже уровня определения прибора). 2. в кислой среде (3-4 pH) Перманганат калия: 0,4 мол. % – НУО; 0,8 мол. % – 0,3 вес. %; 1,6 мол. % – 0,4 вес. %; Сульфат меди: 0,1 и 0,2 мол. % – НУО; 0,4 мол. % – 0,1 вес. % (единичные измерения). 3. слабощелочной среде (8-9 pH) Перманганат калия: 0,4 мол. % – НУО; 0,8 мол. % – 0,3 вес. %; 1,6 мол. % – 0,4 вес. %; Сульфат меди: 0,1 и 0,2 мол. % – НУО; 0,4 мол. % – 0,6 вес. %; Молибдат аммония – 2,0 мол. % – 0,8 вес. %; 4,0 мол. % – 1,5 вес. %; 8,0 мол. % – 2,0 вес. %. Еще одним доказательство в пользу успешного внедрения являются данные БЭТ. Исходная удельная поверхность галлуазита (20,8 м²/г). При низких концентрациях целевого компонента (молибдена) наблюдается её незначительный рост (приблизительно на 0,6 м²/г), что, вероятно, обусловлено удалением органических примесей из порового пространства в процессе модификации. При достижении максимальной нагрузки удельная поверхность нанокомпозита снижается до 17 м²/г. Это снижение, по-видимому, вызвано частичной блокировкой пор нанотрубок сорбированными молибдатными комплексами и свидетельствует об эффективном захвате и концентрировании молибдена в доступном поровом пространстве галлуазита. С точки зрения применения в качестве микроудобрения, полученные данные, указывают на то, что галлуазит выступает в роли эффективного носителя для молибдена. Механизм удержания (преимущественно электростатическая адсорбция в порах) предполагает умеренную прочность связывания и потенциальную контролируемую высвобождаемость микроэлемента, что является ключевым требованием для пролонгированного действия удобрения. 1.2. Оценка преимуществ и недостатков различных вариантов активации галлуазита В рамках исследования рассмотрены ключевые аспекты активации галлуазита в средах с различным уровнем pH — нейтральной, кислой и слабощелочной. Каждый из подходов обладает специфическими преимуществами и ограничениями, определяющими его применимость в практических задачах модификации минерала. Основные преимущества 1. Экономическая доступность и технологическая простота. Компоненты для регулирования pH (кислоты, щёлочи) отличаются низкой стоимостью и широкой распространённостью 2. Усиление сорбционных свойств галлуазита. Изменение кислотности среды влияет на поверхностный заряд минерала и открывает дополнительные активные центры, повышая его способность к связыванию катионов. 3. Селективное выделение целевых компонентов. Кислая среда способствует восстановлению и высвобождению ионов Mn из перманганата калия (KMnO4) за счёт окислительно восстановительных реакций. Это позволяет целенаправленно вводить марганец в структуру галлуазита Существенные ограничения и риски 1. Сложность точного контроля pH. Получение конкретного pH требует точного подбора концентраций. 2. Неэффективное распределение модификаторов при водной обработке (нейтральная среда). При испарении раствора целевые компоненты (Mn, Cu, Mo) осаждаются преимущественно на внешней поверхности галлуазитовых нанотрубок в виде аморфных сгустков, а не проникают внутрь каналов. 2. Выявлена зависимость влияния полученных нанокомпозитных удобрений на рост растений. 2. Лабораторные исследования подтвердили, что разработанные нанокомпозитные удобрения положительно влияют на рост микрозелени. Все монокомпонентные составы проявили себя лучше контрольной пробы (без удобрений). Наиболее эффективным было удобрение с медью, давшее максимальный рост и устойчивость ростков, а молибденовое показало высокую эффективность в стимуляции роста. Однако опытный образец с совместным внесением меди, марганца и молибдена оказался неэффективным: его результат лишь незначительно превысил контрольный и сопровождался ранним увяданием ростков. Это связано с антагонизмом элементов – медь и марганец взаимно блокируют усвоение, создавая для растений химический стресс и фитотоксичность. 3. Методика получения нанокомпозита 1. Оптимальные параметры активации: o pH среды: 8–9. o Концентрации солей-модификаторов: Перманганат калия (KMnO₄) – 0,8 мол.%. Сульфат меди (CuSO₄) – 0,4 мол.%. Молибдат аммония ((NH₄)₂MoO₄) – 4,0 мол.%. o Соотношение раствор : галлуазит: 80/20 (по объёму/массе). 2. Способ применения в растениеводстве • Приготовление рабочего раствора: готовый нанокомпозит разбавлять водой в соотношении 1:10. • Режим внесения: рекомендуется использовать монокомпонентные формы удобрений (с Mn, Cu или Mo отдельно), а не их смесь. Примечание: Данные рекомендации являются предварительными и подлежат уточнению в ходе дальнейших полевых испытаний.