ИСТИНА

Предлагаемый проект направлен на установление закономерностей поведения наночастиц диоксидов церия, тория и плутония в водных растворах сложного состава, моделирующих биологические и/или геохимические условия. Совместное рассмотрение данных соединений обусловлено тем, что они являются структурными и валентными аналогами. При этом, торий является простейшим по химическим свойствам представителем ряда, так как он не чувствителен к окислительно-восстановительным реакциям. Диоксид церия является нестехиометричным соединением, где церий в составе частиц может быть представлен Ce(III). В свою очередь диоксид плутония является наиболее сложным в данном ряду ввиду одной стороны высокой радиотоксичности, а с другой – крайне сложного химического поведения (а именно лекгостью изменения степени окисления, что осложняет все его реакции). Поэтому исследование свойств наночастиц ThO2 и CeO2 могут помочь в определении закономерностей поведения наночастиц диоксида плутония. Важным отличием настоящей работы является то, что синтезированные наночастицы будут всесторонне охарактеризованы различными современными методами как до, так и после процессов растворения. Также будет проведен анализ физико-химических форм катионов в маточном растворе над осадком. Это позволит установить механизмы протекающих процессов и провести надежное термодинамическое моделирование экспериментальных данных. Важным этапом работы, станет исследование размера наночастиц (в диапазоне 2-10 нм) и постсинтетической обработки (сушка, отжиг) на кинетику и равновесную растворимость. Разработанная модель по описанию растворимости наночастиц будет применена для описания систем со сложным составом, моделирующим как биологические, так и геохимические условия. В качестве модели биологических жидкостей, будет исследовано влияние основных анионов, присутствующих в организме, а также будет исследовано поведение в растворах, моделирующих межтканевую и легочную жидкость.

The proposed project is aimed at to establish behavior of cerium, thorium and plutonium dioxide nanoparticles in aqueous solutions with complex composition that simulate biological and / or geochemical conditions. A joint consideration of these compounds is due to the fact they structural and valence analogy. Moreover, thorium is the simplest chemical representative of the series, since it is not sensitive to redox reactions. Cerium dioxide is a non-stoichiometric compound, where cerium in the particles can be represented by Ce (III). Plutonium dioxide is the most complex in this row due to one side of high radiotoxicity and, on the other hand, to extremely complicated chemical behavior (namely, the its redox activity that complicates all reactions). Therefore, the study of the properties of ThO2 and CeO2 nanoparticles can help in determining the behavior of plutonium dioxide nanoparticles. An important difference of the present work is that synthesized nanoparticles will be comprehensively characterized by various modern techniques before and after dissolution processes. Speciation of solute form in the mother liquor above the precipitate will be also determined. Collecting all this information will help to establish the mechanisms of the solubility processes and to perform reliable thermodynamic modeling of the experimental data. An important step of the work will be the study of the influence of nanoparticles size (in the range of 2-10 nm) and post-synthetic processing (drying, annealing) on kinetics and equilibrium solubility. The developed model describing the solubility of nanoparticles will be used to describe systems with a complex composition that simulates both biological and geochemical conditions. As a model of biological fluids, the effect of the main anions present in the body will be investigated.

В результате выполнения работ по проекту будут получены надежные термодинамические данные для описания растворимости наночастиц диоксидов церия, тория и плутония в водных растворах. Будут установлены закономерности влияния размера наночастиц на процессы растворимости (как кинетические, так и равновесные). Также будет установлен вклад изменения свойств поверхности в результате сушки и отжига на поведение этих наночастиц в водных растворах. Поскольку одной из задач проекта является термодинамическое описание экспериментальных данных, полученные результаты могут быть использованы для описания многих процессов в различных отраслях науки и техники. В данной работе в частности будет установлено изменения растворимости наночастиц диоксидов церия, тория и плутония в водных растворах более сложного состава, моделирующих условия окружающей среды и биологических систем.

1. Определено влияние размера наночастиц диоксидов церия, тория и плутония и постсинтетической обработки на кинетику и равновесную величину их растворимости в водных растворах. 2. Детально охарактеризованы твёрдая фаза и состава раствора до и после процесса растворения, определения протекания окислительно-восстановительных реакций в ходе процесса. 3. Проведено термодинамическое моделирование полученных данных с учетом протекающих реакций. 4. Установлено поведение исследуемых наночастиц в водных растворах сложного состава, моделирующих биологические и/или геохимические условия. 5. Установлены изменения агрегативной устойчивости наночастиц диоксидов тория, церия, и плутония в водных растворах сложного состава.