Исследование процесса формирования наночастиц оксида меди, стабилизированных глицерил кокоатом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В данной работе образцы наноразмерного оксида меди, стабилизированного глицерил кокоатом, получали методом химического осаждения в водной среде. Исследования микроструктуры методом сканирующей электронной микроскопии показали, что образец оксида меди представлен агломератами неправильной формы размером от 1 до 30 мкм, которые состоят из наночастиц диаметром от 5 до 50 нм. Исследования фазового состава показали, что полученный образец представляет собой оксид меди (II) с кристаллической моноклинной-бета-решеткой, в данном случае пространственная группа соответствует C2/с. В результате компьютерного квантово-химического моделирования взаимодействия глицерил кокоата и оксида меди установили, что представленное соединение является энергетически выгодным (∆E = 1714,492 ккал/моль) и взаимодействие происходит через карбоксилат-анион. Данное соединение обладает значением химической жесткости η ≥ 0,050 эВ, что свидетельствует о его стабильности. Методом ИК-спектроскопии было установлено, что взаимодействие глицерил кокоата и оксида меди происходит через карбоксильную группу. В ходе оптимизации методики синтеза было установлено, что для получения НЧ CuO со средним гидродинамическим радиусом менее 200 нм оптимальными параметрами являются температура от 95 до 100 °С, масса ацетата меди от 3 до 4 г и концентрация стабилизатора ПЭГ-7 от 1–3%.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Б. Голик

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2580-9474

ассистент

Россия, Ставрополь

А. А. Нагдалян

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6782-2821

к.т.н., доц.

Россия, Ставрополь

А. В. Блинов

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4701-8633

к.т.н., доц.

Россия, Ставрополь

Р. Ш. Закаева

Северо-Осетинская государственная медицинская академия

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9930-6055

к.х.н., доц.

Россия, Владикавказ

П. С. Леонтьев

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6532-5816

лаборант

Россия, Ставрополь

М. А. Тараванов

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3243-3241

лаборант

Россия, Ставрополь

З. А. Рехман

Северо-Кавказский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2809-4945

ассистент

Россия, Ставрополь

А. С. Аскерова

Северо-Кавказский федеральный университет

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-9852-3055

лаборант

Россия, Ставрополь

Список литературы

  1. Махмутов Б.Б., Ким Ю.А. Биосенсоры глюкозы, основанные на реакции ее окисления наночастицами Сu, оксидов меди, их сплавов/композитов: краткий обзор // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2021. № 4. С. 17–24.
  2. Данилаев М.П. и др. Капсулирование дисперсных частиц оксида меди (I) полилактидом // Конденсированные среды и межфазные границы. 2023. Т. 25. № 1. С. 27–36.
  3. Горлушко Д.А. и др. Синтез оксида меди для катализаторов конверсии монооксида углерода, 2019.
  4. Choi B.N. et al. Effect of morphological change of copper-oxide fillers on the performance of solid polymer electrolytes for lithium-metal polymer batteries // RSC advances. 2019. Vol. 9. No. 38. PP. 21760–21770.
  5. Zhou X. et al. Nano-catalytic layer engraved carbon felt via copper oxide etching for vanadium redox flow batteries // Carbon. 2019. Vol. 153. PP. 674–681.
  6. Подлеснов Е., Чиркунова Н.В., Дорогов М.В. Методика получения нановискеров оксида меди для литий-ионных аккумуляторов // ББК 1 А28. 2020. С. 112.
  7. Жуков Е.Е., Ильясов С.Г. Влияние способа сольватотермической модификации поверхности компонентов пиротехнических составов наноразмерным оксидом меди (II) на изменение скорости горения // Южно-Сибирский научный вестник. № 5. С. 102–107.
  8. Каракич Е.А., Самборук А.Р., Майдан Д.А. Термитная сварка // Современные материалы, техника и технологии. 2021. № 1 (34). С. 63–67.
  9. Badawy A.A. et al. Efficacy assessment of biosynthesized copper oxide nanoparticles (CuO-NPs) on stored grain insects and their impacts on morphological and physiological traits of wheat (Triticum aestivum L.) plant // Biology. 2021. Vol. 10. No. 3. P. 233.
  10. Naz S., Gul A., Zia M. Toxicity of copper oxide nanoparticles: a review study // IET nanobiotechnology. 2020. Vol. 14. No. 1. PP. 1–13.
  11. Waris A. et al. A comprehensive review of green synthesis of copper oxide nanoparticles and their diverse biomedical applications // Inorganic Chemistry Communications. 2021. Vol. 123. P. 108369.
  12. Chakraborty N. et al. Green synthesis of copper/copper oxide nanoparticles and their applications: a review // Green Chemistry Letters and Reviews. 2022. Vol. 15. No. 1. PP. 187–215.
  13. Лейер Д.В. Использование нанотехнологий в строительстве // VII Международный студенческий строительный форум. 2022. P. 282.
  14. Блинов А.В. и др. Синтез и исследование влияния параметров дисперсионной среды на агрегативную устойчивость наночастиц оксида меди // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана. Серия "Естественные науки". 2022. № 4 (103). С. 95–109.
  15. Блинов А.В. и др. Синтез и исследование структуры наноразмерного оксида меди (II), стабилизированного полиэтиленгликолем // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана. Серия "Естественные науки". 2020. № 3 (90). С. 56–70.
  16. Cortés H. et al. Non-ionic surfactants for stabilization of polymeric nanoparticles for biomedical uses // Materials. 2021. Vol. 14. No. 12. P. 3197.
  17. Cheng K.C. et al. Design and performance optimisation of detergent product containing binary mixture of anionic-nonionic surfactants // Heliyon. 2020. Vol. 6. No. 5.
  18. Mahmoud D.B. et al. Scrutinizing the feasibility of nonionic surfactants to form isotropic bicelles of curcumin: a potential antiviral candidate against COVID-19 // AAPS PharmSciTech. 2022. Vol. 23. PP. 1–12.
  19. Мингазова А.Р., Большакова А.Ю. Исследования поверхностно-активных свойств эмульгаторов для создания эмульсионных растворителей АСПО // European Scientific Conference. 2019. PP. 88–90.
  20. Wuchner K. et al. Industry perspective on the use and characterization of polysorbates for biopharmaceutical products Part 1: Survey report on current state and common practices for handling and control of polysorbates // Journal of pharmaceutical sciences. 2022. Vol. 111. No. 5. PP. 1280–1291.
  21. Дрейпер Н., Смит Т. Прикладной регрессионный анализ / 3-е изд. М.: Вильямс, 2016.
  22. Блинов А.В., Пирогов М.А., Гвозденко А.А. [и др.] Компьютерное квантово-химическое моделирование взаимодействия наночастиц селена с четвертичными аммониевыми соединениями // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2023. № 15. С. 357–366. https://doi.org/10.26456/pcascnn/2023.15.357
  23. Gilbert A. Introduction to IQmol. Электронный источник: https://www.q-chem.com/Teaching%20Materials/IQmol-Intro-II_new.pdf
  24. Лунев В.А. Математическое моделирование и планирование эксперимента: Учебное пособие. СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2012.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис.1. Зависимость среднего гидродинамического радиуса наночастиц оксида меди от переменных параметров: a – тернарная поверхность; b – изолинии сечения поверхности

Скачать (41KB)
3. Рис.2. СЭМ-микрофотографии образцов наноразмерного оксида меди (II), стабилизированного глицерил кокоатом

Скачать (55KB)
4. Рис.3. Дифрактограмма наноразмерного оксида меди (II), стабилизированного глицерил кокоатом

Скачать (16KB)
5. Рис.4. Результаты моделирования взаимодействия молекулы глицерил кокоата и оксида меди через карбоксилат-анион: a – модель молекулярного комплекса; b – распределение электронной плотности; c – градиент распределения электронной плотности; d – высшая заселенная молекулярная орбиталь (HOMO); e – низшая свободная молекулярная орбиталь (LUMO)

Скачать (31KB)
6. Рис.5. ИК-спектры: 1 – глицерил кокоат, 2 – наночастицы CuO, стабилизированные глицерил кокоатом

Скачать (16KB)

© Голик А.Б., Нагдалян А.А., Блинов А.В., Закаева Р.Ш., Леонтьев П.С., Тараванов М.А., Рехман З.А., Аскерова А.С., 2024