Российские ученые из РХТУ имени Д.И. Менделеева вместе с коллегами из МИФИ, ИФХЭ РАН​, Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» нашли простой и дешевый метод синтеза технеция — дорогого и очень востребованного металла, который практически не встречается в природе. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Electroanalytical Chemistry. 

Технеций — это радиоактивный элемент, который в большом количестве содержится в отработанном ядерном топливе. Его широко применяют в ядерной медицине как контрастную метку для диагностики внутренних органов и опухолей, но из-за сложного процесса получения он остается очень дорогим.

При этом для визуализации тканей нужен не простой технеций, а его особый, метастабильный изотоп с периодом полураспада всего шесть часов. Поэтому его получают прямо в клиниках с помощью портативных ядерных генераторов, в которых потоком нейтронов бомбардируются молибденовые мишени.

Российские химики предложили извлекать металл из отработанного ядерного топлива при помощи электрического тока, пропускаемого через растворы технеция.

"У технеция есть множество степеней окисления, и в смеси, получающейся после облучения молибденовой мишени, он преимущественно находится в своей высшей степени окисления +7. А выделять его лучше всего уже в виде металла со степенью окисления 0 — так с ним дальше можно будет делать что угодно", — приводятся в пресс-релизе РХТУ слова первого автора работы, профессора Виталия Кузнецова.

Прежде всего исследователям нужно было установить, возможно ли в принципе электроосаждение металлического технеция. Для этого они взяли пертехнетат калия — соль KTcO4, в которой технеций имеет степень окисления +7, и опустили в ее раствор платиновые электроды, на которые подавали напряжение до 1,6 вольт.

Из обычного водного раствора получить металлический технеций невозможно: во время электролиза на поверхности электродов образуется пленка оксидов технеция, которая не проводит электрический ток и блокирует его дальнейшее восстановление до металла. Поэтому ученые подобрали другой электролит — вместо чистой воды использовали концентрированные растворы ацетатов, в которых поддерживался постоянный рН и нежелательные процессы были минимизированы.

В такой среде авторы смогли восстановить технеций до степени окисления 0 и осадить его в виде пленок на электроды. Правда рентгеновская спектроскопия показала, что технеций в этих пленках находится не в металлическом, а аморфном состоянии.

"Химия и тем более электрохимия технеция исследована еще очень плохо и было важно показать, что вообще существует принципиальная возможность получения полного электровосстановления технеция, пускай и с осаждением частично аморфного, а не полностью металлического покрытия", — комментирует Виталий Кузнецов.

Ученые отмечают, что пока они работали не с реальным источником технеция — отработанным ядерным топливом, а с модельным составом KTcO4, в котором технеций присутствует в той же самой степени окисления +7. Ту же степень окисления имеет и метастабильный изотоп 99Тс для ядерной медицины, получаемый после облучения молибденовой мишени.

Сейчас ученые отрабатывают новые составы сред для проведения электроосаждения с получением более качественных металлических покрытий технеция.

Кстати у металлического технеция есть еще одно очень интересное применение. Посредством ядерных реакций из него можно синтезировать рутений — драгоценный металл платиновой группы, который все активней используют в электронике, в то время как его запасы в земной коре чрезвычайно ограничены.

Фото: Изображения головного мозга при болезни Альцгеймера, полученные с помощью изотопа технеция

Похожие новости

  • 13/10/2016

    Новосибирские ученые удостоены премии за выдающиеся работы в области катализа

    Премиями имени выдающихся ученых академия наук поощряет научные труды, открытия и изобретения, имеющие большое значение для науки и практики. ​Премия А.А. Баландина учреждена Российской академией наук и присуждается отечественным ученым  за выдающиеся работы в области катализа.
    2928
  • 16/08/2017

    Директор ИК СО РАН Валерий Бухтияров посетил ВИАМ

    15 августа 2017 года Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ) посетил директор Института катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук, академик РАН Валерий Иванович Бухтияров.
    1842
  • 30/07/2020

    Победители экологического конкурса РУСАЛа получат гранты

    ​РУСАЛ подвел итоги грантового конкурса, победители которого получат поддержку в размере от 2 до 7 млн руб. от компании для реализации новых проектов в области экологии. Общий объем средств, который получат от РУСАЛа победители на доработку идей, составит 16,5 млн руб.
    439
  • 04/09/2016

    IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

    ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".
    3990
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    907
  • 08/08/2020

    «Академгородок 2.0» будут копировать и масштабировать

    ​​​Новосибирскую программу перезапуска развития территории с повышенной концентрацией науки и инноваций берут в другие регионы. Пожалуй, наиболее востребованная новость из недавней рабочей поездки в Новосибирск министра науки и высшего образования Валерия Фалькова была про увеличение бюджетных мест в вузах региона.
    492
  • 28/06/2016

    Валерий Бухтияров: главная проблема нашей науки - невостребованность экономикой научных результатов

    Современная наука, в частности химия, стремительно меняет свои приоритеты, и уследить за этим процессом нелегко. В первую очередь это касается катализа — той области науки, которая несет в себе черты не только химии, но и физики, математики, биологии.
    2453
  • 08/12/2016

    Новосибирские химики производят уникальные композитные материалы для сжигания топлива

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и институтов СО РАН создают керамометаллические композитные матрицы на основе порошка алюминия, его оксида и сплавов. Эти уже успешно испытанные материалы обладают уникальными характеристиками, в частности, высокой теплопроводностью, и используются для структурированных катализаторов процессов сжигания и трансформации топлив.
    3110
  • 15/09/2016

    Валерий Бухтияров: катализ - междисциплинарная область науки

    ​Чаепития в Академии" — постоянная рубрика Pravda.Ru. Писатель Владимир Губарев беседует с выдающимися учеными. Сегодня мы публикуем интервью с членом-корреспондентом РАН, доктором химических наук, специалистом в области физико-химии поверхности, гетерогенного катализа и функциональных наноматериалов Валерием Бухтияровым.
    2237
  • 18/05/2020

    Ученые Алтайского края совместно с коллегами из Новосибирска запатентовали уникальную технологию получения этилена

    ​Ученые Института проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (Бийск) совместно с коллегами из Института катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (Новосибирск) разработали уникальную технологию получения этилена.
    399