ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ НАНОТРУБОК ДИOКСИДА ТИТАНА, СИНТЕЗИРОВАННЫХ УЛЬТРАЗВУКОВО-ГИДРОТЕРМАЛЬНЫМ МЕТОДОМ, ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ХРАНЕНИИ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ

В настоящем исследовании представлен синтез нанотрубок TiO₂ с использованием комбинированного гидротермального и ультразвукового подходов с короткими выдержками от 4 до 10 ч для оценки управляемости морфологии и кристаллической структуры для антикоррозионных приложений. Ультразвуковая предподготовка улучшала диспергирование прекурсора и способствовала формированию упорядоченных нанотрубчатых структур, сокращая время синтеза по сравнению с традиционными методами. Полученные материалы были исследованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) для анализа морфологии и распределения нанотрубок, спектроскопии Рамана и рентгеноструктурного анализа (РСА) для оценки фазового состава и кристалличности, а также инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (ИК-Фурье) для изучения поверхностных связей. Результаты показали различия в организации нанотрубок, кристалличности и фазовом развитии в зависимости от времени реакции, подтверждая ключевую роль длительности синтеза в формировании структурных параметров. Рассматриваемый гибридный метод представляет собой эффективную стратегию синтеза функциональных наноматериалов с улучшенной способностью к хранению и контролируемому высвобождению ингибиторов коррозии в полимерных покрывных системах.

1. Kasuga T., Hiramatsu M., Hoson A., Sekino T., Niihara K. Формирование нанотрубки оксида титана. Langmuir. 1998;14(12):3160–3163. https://doi.org/10.1021/la9713816

2. Cui L., Hui K.N., Hui K.S. et al. Facile microwave-assisted hydrothermal synthesis of TiO₂ nanotubes. Mater Lett. 2012;75:175–178. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2012.02.004

3. Dimas B.V., Hernández Pérez I., Febles V.G. et al. Atomic-scale investigation on the evolution of TiO₂-anatase prepared by a sonochemical route and treated with NaOH. Materials. 2020;13(3):685. https://doi.org/10.3390/ma13030685

4. Alkanad K., Hezam A., Al-Zaqri N. et al. One-step hydrothermal synthesis of anatase TiO₂ nanotubes for efficient photocatalytic CO₂ reduction. ACS Omega. 2022;7(43):38686–38699. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c04211

5. Ou H.H., Lo S.L. Review of titania nanotubes synthesized via the hydrothermal treatment: Fabrication, modification, and application. Sep Purif Technol. 2007;58(1):179–191.

6. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2007.07.017

7. Zavala M.Á.L., Morales S.A.L., Ávila-Santos M.S. Synthesis of stable TiO₂ nanotubes: effect of hydrothermal treatment, acid washing and annealing temperature. Heliyon. 2017;3(11):e00456. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2017.e00456

8. Shi Y., Li R., Lei Z. Influences of synthetic parameters on morphology and growth of high entropy oxide nanotube arrays. Coatings. 2022;13(1):46. https://doi.org/10.3390/coatings13010046

9. Parinov I.A., Chang S.H., Gupta V.K., editors. Advanced Materials: Proceedings of the International Conference on “Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications.” Springer International Publishing; 2018.

10. Liu N., Chen X., Zhang J., Schwank J.W. A review on TiO₂-based nanotubes synthesized via hydrothermal method: Formation mechanism, structure modification, and photocatalytic applications. Catal Today. 2014;225:34–51. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.10.090

11. Niu L., Zhao X., Tang Z. et al. Difference in performance and mechanism for methylene blue when TiO₂ nanoparticles are converted to nanotubes. J. Clean Prod. 2021;297:126498. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126498

12. Muresan L.M. Nanocomposite coatings for anti-corrosion properties of metallic substrates. Materials. 2023;16(14):5092.

13. https://doi.org/10.3390/ma16145092

14. Kumar N., Sharma A. Surface coatings and functionalization strategies for corrosion mitigation. American Chemical Society. 2022;291–316. https://doi.org/10.1021/bk-2022-1418.ch014

15. Kumar S.S., Kakooei S. Container-based smart nanocoatings for corrosion protection. In: Corrosion Protection at the Nanoscale. 2020;403–421. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-819359-4.00021-0

16. Ubaid F., Naeem N., Shakoor R.A., Kahraman R., Mansour S., Zekri A. Effect of concentration of DOC loaded TiO₂ nanotubes on the corrosion behavior of smart coatings. Ceram Int. 2019;45(8):10492–10500. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.02.111

17. Ву В.З., Нигметзянов Р.И. Обзор защиты от коррозии с помощью нанонитей TiO₂ и нанотрубок БТА/TiO₂, диспергированных в эпоксидной смоле, и предлагаемый метод получения антикоррозионного покрытия из этого материала с помощью ультразвука. Chem Bull. 2025;8(1):2.

18. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2025-8-1-2

19. Rajamahendran T., Kasinathan K., Sivakumar R. et al. Effects of hydrothermal temperature and time on the structural and morphology of TiO₂ nanotubes and functionalization with sulfonic acid. AIP Conf Proc. 2021;2401(1). https://doi.org/10.1063/5.0072985

20. Chen H., Chen D., Bai L., Shu K. Hydrothermal synthesis and electrochemical properties of TiO₂ nanotubes as an anode material for lithium ion batteries. Int J Electrochem Sci. 2018;13(2):2118–2125. https://doi.org/10.20964/2018.02.75

21. Ohsaka T., Izumi F., Fujiki Y. Raman spec-trum of anatase, TiO₂. J. Raman Spectrosc. 1978;7(6):321–324. https://doi.org/10.1002/jrs.1250070606

22. Frank O., Zukalova M., Laskova B. et al. Raman spectra of titanium dioxide (anatase, rutile) with identified oxygen isotopes (16, 17, 18). Phys Chem Chem Phys. 2012;14(42):14567–14572. https://doi.org/10.1039/C2CP42763J

23. Ubaid F., Naeem N., Shakoor R.A. et al. Effect of concentration of DOC loaded TiO₂ nanotubes on the corrosion behavior of smart coatings. Ceram Int. 2019;45(8):10492–10500. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.02.111

24. Chen H., Chen D., Bai L., Shu K. Hydrothermal synthesis and electrochemical properties of TiO₂ nanotubes as an anode material for lithium ion batteries. Int J Electrochem Sci. 2018;13(2):2118–2125. https://doi.org/10.20964/2018.02.75

25. Lacks D.J., Gordon R.G. Crystal-structure calculations with distorted ions. Phys Rev B. 1993;48(5):2889. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.48.2889

26. Swamy V., Dubrovinsky L.S., Dubrovinskaia N.A. et al. Size effects on the structure and phase transition behavior of baddeleyite TiO₂. Solid State Commun. 2005;134(8):541–546.

27. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2005.02.035

28. Dimitrijevic N.M., Saponjic Z.V., Rabatic B.M., Poluektov O.G., Rajh T. Effect of size and shape of nanocrystalline TiO₂ on photo-generated charges: an EPR study. J. Phys Chem C. 2007;111(40):14597–14601. https://doi.org/10.1021/jp0756395

29. Niu L., Zhao X., Tang Z., Lv H., Wu F., Wang X. et al. Difference in performance and mechanism for methylene blue when TiO₂ nanoparticles are converted to nanotubes. J. Clean Prod. 2021;297:126498. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126498

30. Bunaciu A.A., Udriştioiu E.G., Aboul-Enein H.Y. X-ray diffraction: instrumentation and applications. Crit Rev Anal Chem. 2015;45(4):289–299. https://doi.org/10.1080/10408347.2014.949616

31. Jin S., Smith E.M. Raman Spectroscopy and X-Ray Diffraction: Phase Identification of Gem Minerals and Other Species. Gems Gemol. 2024;60(4):518–535.

32. https://doi.org/10.5741/GEMS.60.4.518