Шпинельные ферриты (MFe₂O₄): синтез, совершенствование и каталитическое применение в охране окружающей среды и энергетике

Разработка эффективных катализаторов — один из основных способов решения энергетических и экологических проблем. Шпинельные ферриты общей химической формулы MFe₂O₄ (где M = Mg, Co, Ni, Zn, Fe, Mn и др.) привлекают значительное внимание в каталитических исследованиях. Вариативное распределение катионов металлов по позициям кристаллической решётки и разнообразие их валентных состояний обусловливают широкий спектр физико-химических свойств шпинельных ферритов, включая большое число поверхностных активных центров, высокую каталитическую активность и возможность лёгкой модификации. Кроме того, их уникальные магнитные свойства, обеспечивающие удобную регенерацию и рециклинг, способствуют практическому применению этих материалов. В настоящем обзоре рассмотрены традиционные методы синтеза шпинельных ферритов, а также методы, основанные на принципах зелёной химии. Особое внимание уделено основным подходам к повышению каталитической эффективности, включая селективное легирование, замещение в узлах кристаллической решётки, инверсию структуры, введение дефектов и создание сопряжённых композитов. Подробно рассмотрено каталитическое применение шпинельных ферритов и композитов на их основе, в том числе в фентоноподобном катализе, фотокатализе, электрокатализе и фотоэлектрохимическом катализе. Кроме того, обсуждены такие важные аспекты, как токсичность, извлечение и повторное использование. Перспективы применения шпинельных ферритов связывают прежде всего с решением экологических и энергетических задач; развитию этой области будут способствовать точный синтез, целенаправленная модификация и передовые методы характеризации в сочетании с современными теоретическими расчётами.242+2+2+2+2+2+