Синтез и физико-химические свойства кристаллических ортофосфатов церия(IV)

На сегодняшний день класс кристаллических ортофосфатов церия(IV) насчитывает лишь 14 достоверно охарактеризованных структур, что существенно меньше количества представителей классов их химических аналогов, например, фосфатов тория или урана. Тем не менее ряд важных с практической точки зрения свойств, таких как, высокая сорбционная емкость, ионообменные свойства, химическая и термическая стабильность, биосовместимость и заметная фотопротекторная активность обуславливает их потенциальное применение в сферах радиационной безопасности и солнцезащитной косметики. Целью данной работы стало исследование закономерностей формирования кристаллических ортофосфатов церия(IV) из аморфных церийфосфатных гелей в условиях гидротермальной обработки и анализ практического потенциала данного класса соединений. В ходе выполнения работы были синтезированы и охарактеризованы новые кристаллические ортофосфаты церия(IV) состава Na2Ce(PO4)2·0.55H2O, KCe2(PO4)3, RbCe2(PO4)3 и Rb2Ce(PO4)2·H2O. Помимо этого был получен ряд новых двойных ортофосфатов церия(IV), содержащих в составе катионы двухвалентных металлов (Ca, Zn, Sr и Cd), характеризующихся различной структурой. На примере нитрата стронция предложен способ иммобилизации катионов радиоактивных элементов в структуру ортофосфатов церия(IV) с помощью гидротермальной обработки аморфных церийфосфатных гелей в среде соответствующего водного раствора. Впервые проведен сравнительный анализ УФ-защитных свойств ортофосфатов церия (III и IV) и композитов CePO4/CeO2. Показано, что Ce(PO4)(HPO4)0.5(H2O)0.5 более предпочтителен для использования в солнцезащитных средствах в связи с его незначительным показателем фотокаталитической активности и высоким значением SPF (2.9), близким к нанокристаллическому CeO2. Обнаружено, что новые соединения состава KCe2(PO4)3 и Na2Ce(PO4)2·0.55H2O обладают фотопротекторными свойствами, сравнимыми с CeO2, а соединение NH4Ce2(PO4)3 наряду с ярко выраженным фотопротекторным эффектом и отсутствием токсичности по отношению к мезенхимальным стволовым клеткам человека, проявляет селективную цитотоксичность по отношению к раковым клеткам меланомы мыши линии B16/F10.