Синтез и исследование влияния параметров дисперсионной среды на агрегативную устойчивость наночастиц оксида меди

Аннотация

Разработана методика синтеза наночастиц оксида меди, стабилизированных желатином. Синтез проведен методом прямого химического осаждения, в качестве прекурсоров оксида меди использованы сульфат, хлорид и ацетат меди, в качестве стабилизатора --- желатин. Для исследования влияния медьсодержащего прекурсора на фазовый состав образцов выполнен рентгенофазовый анализ. Установлено, что в случае использования хлорида меди II формируется гидроксид хлорида меди II двух различных модификаций (атакамит, клиноатакамит), а при использовании сульфата меди II --- брошантит. Установлено, что только при использовании ацетата меди II формируется оксид меди. По данным фотонно-корреляционной спектроскопии наночастицы оксида меди имеют мономодальное распределение по размерам со средним гидродинамическим радиусом 61 нм. Исследование влияния активной кислотности среды на агрегативную устойчивость стабилизированных желатином наночастиц оксида меди показало, что образец устойчив в диапазоне значений pH = 6,8--11,98. Представлен механизм влияния активной кислотности среды на стабильность наночастиц оксида меди. Исследовано влияние ионной силы раствора на стабильность золя наночастиц оксида меди. Установлено, что наибольшее влияние на образец оказывают ионы Ca²⁺

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Блинов А.В., Гвозденко А.А., Голик А.Б. и др. Синтез и исследование влияния параметров дисперсионной среды на агрегативную устойчивость наночастиц оксида меди. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2022, № 4 (103), с. 95--109. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2022-4-95-109

Литература

[1] Khan I., Saeed K., Khan I. Nanoparticles: properties, applications and toxicities. Arab. J. Chem., 2019, vol. 12, iss. 7, pp. 908--931. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2017.05.011

[2] Luo X., Morrin A., Killard A.J., et al. Application of nanoparticles in electrochemical sensors and biosensors. Electroanalysis, 2006, vol. 18, iss. 4, pp. 319--326. DOI: https://doi.org/10.1002/elan.200503415

[3] Pereira L., Mehboob F., Stams A.J.M., et al. Metallic nanoparticles: microbial synthesis and unique properties for biotechnological applications, bioavailability and biotransformation. Crit. Rev. Biotechnol., 2015, vol. 35, iss. 1, pp. 114--128. DOI: https://doi.org/10.3109/07388551.2013.819484

[4] Falcaro P., Riccoa R., Yazdib A., et al. Application of metal and metal oxide nanoparticles@MOFs. Coord. Chem. Rev., 2016, vol. 307, part 2, pp. 237--254. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ccr.2015.08.002

[5] Jamkhande P.G., Ghule N.W., Bamer A.H., et al. Metal nanoparticles synthesis: an overview on methods of preparation, advantages and disadvantages, and applications. J. Drug. Deliv. Sci. Technol., 2019, vol. 53, art. 101174. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jddst.2019.101174

[6] Lu L., Shen Y., Chen X., et al. Ultrahigh strength and high electrical conductivity in copper. Science, 2004, vol. 304, no. 5669, pp. 422--426. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1092905

[7] Trus I., Halysh V., Gomelya M., et al. Techno-economic feasibility for water purification from copper ions. Ecol. Eng. Environ. Technol., 2021, vol. 22, iss. 3, pp. 27--34. DOI: https://doi.org/10.12912/27197050/134869

[8] Marmiroli M., Pagano L., Rossi R., et al. Copper oxide nanomaterial fate in plant tissue: nanoscale impacts on reproductive tissues. Environ. Sci. Technol., 2021, vol. 55, iss. 15, pp. 10769--10783. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.1c01123

[9] Camacho-Flores B.A., Martinez-Alvarez O., Arenas-Arrocena M.C., et al. Copper: synthesis techniques in nanoscale and powerful application as an antimicrobial agent. J. Nanomater., 2015, vol. 2015, art. 415238. DOI: https://doi.org/10.1155/2015/415238

[10] Ashajyothi C., Harish Handral K., Dubey N., et al. Antibiofilm activity of biogenic copper and zinc oxide nanoparticles-antimicrobials collegiate against multiple drug resistant bacteria: a nanoscale approach. J. Nanostruct. Chem., 2016, vol. 6, no. 4, pp. 329--341. DOI: https://doi.org/10.1007/s40097-016-0205-2

[11] Chhipa H. Nanofertilizers and nanopesticides for agriculture. Environ. Chem. Lett., 2017, vol. 15, no. 1, pp. 15--22. DOI: https://doi.org/10.1007/s10311-016-0600-4

[12] Kano E., Kvashnin D.G., Sakai S., et al. One-atom-thick 2D copper oxide clusters on grapheme. Nanoscale, 2017, vol. 9, iss. 11, pp. 3980--3985. DOI: https://doi.org/10.1039/C6NR06874J

[13] Samarasekara P., Kumara N., Yapa N.U.S. Sputtered copper oxide (CuO) thin films for gas sensor devices. J. Phys.: Condens. Matter, 2006, vol. 18, no. 8, pp. 2417--2420. DOI: https://doi.org/10.1088/0953-8984/18/8/007

[14] Tiwari A.D., Mishra A.K., Mishra S.B., et al. Stabilisation of silver and copper nanoparticles in a chemically modified chitosan matrix. Carbohydr. Polym., 2013, vol. 92, iss. 2, pp. 1402--1407. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.10.008

[15] Rubilar O., Rai M., Tortella G., et al. Biogenic nanoparticles: copper, copper oxides, copper sulphides, complex copper nanostructures and their applications. Biotechnol. Lett., 2013, vol. 35, no. 9, pp. 1365--1375. DOI: https://doi.org/10.1007/s10529-013-1239-x

[16] Martin-Garcia I., Diaz-Reyes G., Sloan G., et al. Sulfur-stabilised copper nanoparticles for the aerobic oxidation of amines to imines under ambient conditions. J. Mater. Chem. A, 2021, vol. 9, iss. 18, pp. 11312--11322. DOI: https://doi.org/10.1039/D0TA12621G

[17] Bezza F.A., Tichapondwa S.M., Chirwa E.M.N. Fabrication of monodispersed copper oxide nanoparticles with potential application as antimicrobial agents. Sci. Rep., 2020, vol. 10, no. 1, art. 16680. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-73497-z

[18] Wang X., Qiao C., Song K., et al. Hofmeister effect on the viscosity properties of gelatin in dilute solutions. Colloids Surf. B, 2021, vol. 206, art. 111944. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111944

[19] Nitsuwat S., Zhang P., Ng K., et al. Fish gelatin as an alternative to mammalian gelatin for food industry: a meta-analysis. LWT, 2021, vol. 141, art. 110899. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.110899

[20] Feng X., Dai H., Ma L., et al. Effect of drying methods on the solubility and amphiphilicity of room temperature soluble gelatin extracted by microwave-rapid freezing-thawing coupling. Food Chem., 2021, vol. 351, art. 129226. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129226

[21] Блинов А.В., Гвозденко А.А., Ясная М.А. и др. Синтез и исследование структуры наноразмерного оксида меди (II), стабилизированного полиэтиленгликолем. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2020, № 3 (90), с. 56--70. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2020-3-56-70

[22] Trefalt G. Derivation of the inverse Schulze --- Hardy rule. Phys. Rev. E, 2016, vol. 93, iss. 3, art. 032612. DOI: https://doi.org/10.1103/physreve.93.032612