Ученые Кольского научного центра разработали новый способ гидротермального синтеза слоистого микропористого титаносиликата АМ-4 — единственного синтетического натриевого аналога минералов семейства линтисита. Особенный интерес к подобным материалам в мире возникает в области радиохимии и экологии, поскольку доказано, что многие из них могут применяться в качестве эффективных сорбентов для извлечения радиоактивных элементов из жидких радиоактивных отходов и при ликвидации последствий радиационных аварий.

Статья The new method for obtaining titanosilicate AM-4 and its decationated form: Crystalchemistry, properties and advanced areas of application – результат совместной работы коллектива исследователей из подразделений, входящих в состав Кольского научного Центра РАН (Центра наноматериаловедения, Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева, Геологического института, Института проблем промышленной экологии Севера) и Института наук о Земле Санкт-Петербургского государственного университета.

Первым минералом и отправной точкой в эпохе открытий титаносиликатов в Кольской щелочной провинции стал «новый минерал №3» – будущий мурманит, найденный впервые в Ловозёрском горном массиве естествоиспытателем Вильгельмом Рамзаем еще в 1890 году.

Многие из открытых после мурманита кольских минералов стали прототипами функциональных материалов, которые уже сейчас широко применяются в промышленности (зорит, ситинакит), главным образом за рубежом. Синтетические аналоги как слоистых, так и каркасных титаносиликатов имеют большой потенциал для их применения в качестве ионообменников, газовых сорбентов и катализаторов.

Кристаллическая структура линтисита (а), кукисвумита (b), L3 © и K3 (d) / ©Пресс-служба КНЦ

С одной стороны, такие материалы содержат в своем составе достаточно большое количество титана, повышающего стабильность материалов в широком диапазоне агрессивных сред, а с другой – обладают большим разнообразием кристаллических структур. По этой причине в последние десятилетия наблюдается значительный рост исследований методов синтеза их аналогов.

Это позволяет сохранить очень редкие и порой единичные образцы минералов, получить аналогичные природным образцам материалы в количестве, необходимом для подробного исследования его свойств и обеспечить стабильный синтез наиболее интересных для промышленности образцов в укрупненных масштабах.

Ученые Кольского научного центра разработали новый способ гидротермального синтеза слоистого микропористого титаносиликата АМ-4 (Aveiro-Manchester-4), который в настоящее время является единственным синтетическим натриевым аналогом минералов семейства линтисита — группы минералов, для которой характерна модель кристаллической структуры, образованной двумерными титаносиликатными блоками Ti₂ [Si₄O₁₄]^4‒, толщиной около 10 Å, и их объединение в единый каркас посредством «сшивающих» катионов Na, Li, Zn или Mn (в зависимости от минерала).