Study of structure and properties of nanosized molybdenum oxide stabilized by hydroxyethylcellulose

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

In this work, samples of nanoscale molybdenum oxide stabilised by hydroxyethylcellulose were prepared by sol-gel method. Scanning electron microscopy microstructure studies showed that the hydroxyethylcellulose-stabilised molybdenum oxide sample is represented by irregularly shaped aggregates ranging in size from 4 to 75 μm, which consist of nanoparticles with diameters ranging from 30 to 60 nm. As a result of computer quantum-chemical modelling of interaction between hydroxyethylcellulose and molybdenum oxide, it was found that the presented compound is energetically advantageous (∆E ≥ 4022.388 kcal/mol) and interaction occurs through the hydroxyl group attached to the C2 residue of glucopyranose. This compound has a chemical rigidity value of 0.078 eV ≤ η ≤ 0.082 eV, indicating its stability. By IR spectroscopy, it was found that interaction between hydroxyethylcellulose and molybdenum oxide occurs through the hydroxyl group.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. A. Nagdalian

North-Caucasus Federal University

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

Cand. of Sci. (Tech), Docent

Russian Federation, Stavropol

D. D. Filippov

North-Caucasus Federal University

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1997-6583

Laboratory assistant

Russian Federation, Stavropol

Z. A. Rekhman

North-Caucasus Federal University

Author for correspondence.
Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2809-4945

Assistant

Russian Federation, Stavropol

A. M. Serov

North-Caucasus Federal University

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0009-0001-2929-4191

Laboratory assistant

Russian Federation, Stavropol

S. N. Povetkin

North-Caucasus Federal University

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8293-3984

Leading engineer

Russian Federation, Stavropol

N. S. Lyubchansky

North-Caucasus Federal University

Email: zafrehman1027@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-4512-8085

Student

Russian Federation, Stavropol

References

  1. Сизова Е.А., Мирошников И.С. Особенности обмена химических элементов в организме животных при внутримышечном введении наночастиц элементарного железа // Животноводство и кормопроизводство. 2014. № 3 (86). С. 80–84.
  2. Сизова Е.А. и др. Наночастицы меди-модуляторы апоптоза и структурных изменений в некоторых органах // Морфология. 2013. Т. 144. № 4. С. 47–52.
  3. Yausheva E., Sizova E., Miroshnikov S. Evaluation of biogenic characteristics of iron nanoparticles and its alloys in vitro // Modern Applied Science. 2015. Т. 9. № 10. С. 65.
  4. Lebedev S. et al. Impact of Zn nanoparticles on growth, survival and activity of antioxidant enzymes in Eisenia Fetida // Modern Applied Science. 2015. V. 9. No. 9. P. 34.
  5. Kosyan D.B. et al. Toxic effect and mechanisms of nanoparticles on freshwater infusoria // GEOMATE Journal. 2016. V. 11. No. 23. PP. 2170–2176.
  6. Сизова Е.А. и др. Влияние сульфата и наночастиц железа на особенности обмена химических элементов в мышечной ткани // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э.Баумана. 2014. Т. 217. № 1. С. 251–255.
  7. Бельмер С.В., Гасилина Т.В. Микроэлементы и микроэлементозы и их значение в детском возрасте // Вопросы современной педиатрии. 2008. Т. 7. № 6. С. 91–96.
  8. Дыгова М.Р., Кубалова Л.М. Биологическая роль молибдена // Международный студенческий научный вестник. 2015. № 3–4. С. 550–551.
  9. Балыкин Д.Н., Пузанов А.В. Марганец, медь, молибден и бор в почвах среднегорных котловин Алтая // Мир науки, культуры, образования. 2007. № 4. С. 27–30.
  10. Павлов С.В., Дубровский О.И., Домашевская Э.П. Расчет электронной структуры орторомбической модификации триоксида молибдена // Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах (Фагран-2018). 2018. С. 316–319.
  11. Музафарова С.А., Ташланова Д.М. Свойства тонких пленок триоксида молибдена MoO3, полученные методом химического осаждения из паровой фазы в потоке водорода // Научные исследования. 2024. С. 169–176.
  12. Боборико Н.Е. Золь-гель синтез наноразмерных композитов TiO2–MoO3 для химических газовых сенсоров // VII Всероссийская конференция по наноматериалам. 2020. С. 49–50.
  13. Mai L. et al. Molybdenum oxide nanowires: synthesis & properties // Materials today. 2011. V. 14. No. 7–8. PP. 346–353.
  14. Alsaif M.M.Y.A. et al. Substoichiometric two-dimensional molybdenum oxide flakes: a plasmonic gas sensing platform // Nanoscale. 2014. V. 6. No. 21. PP. 12780–12791.
  15. Reichwein H.G. et al. Light, strong and economical–epoxy fiber-reinforced structures for automotive mass production // Proceeding of SPE automotive composites conference & exhibition. 2010. PP. 1–20.
  16. Ernst-Siebert R., Grasser S. Mass production of composite leaf springs // Lightweight Design Worldwide. 2018. V. 11. PP. 18–21.
  17. Афанасьев Б.А., Даштиев И.З. Проектирование элементов автомобиля из полимерных композиционных материалов: учеб. пособие / Под ред. Б.А.Афанасьева. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. 2006.
  18. Арис П.В.Ф.А., Лусварди К.М., Нгуйен Т.Т. Замещенная в массе гидроксиэтилцеллюлоза, ее производные, способ ее получения и применение. Патент RU2410403C2, 2011.
  19. Бородкина Т.В., Бежанишвили А.Е., Смагина В.В. Средство для лечения ран, Патент RU2404751C2, 2010.
  20. Косенок Я.А. и др. Разработка новых гидрофобизирующих эмульсий для производства теплоизоляционных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, Международная юбилейная научно-практическая канференция, посвященная 90-летию гомельского государственного университета имени Франциска Скорины, 2020.
  21. Материалы конференции. В 3-х частях. Том Часть 3. Редколлегия: С.А. Хахомов (гл. ред.) [и др.]. Гомель, 2020 2020.
  22. Rodrigues Filho G. Characterization of methylcellulose produced from sugar cane bagasse cellulose: Crystallinity and thermal properties [Текст] / G. Rodrigues Filho [et al.] // Polymer degradation and stability. 2007. V. 92. No. 2. PP. 205–210.
  23. Ragab H.S. Optical and thermal studies of starch/methylcellulose blends [Текст] / Ragab H.S. , Abd El-Kader M.F.H. // Physica Scripta. 2013. V. 87. No. 2. P. 025602.
  24. Nik Aziz N.A. Solid polymer electrolytes based on methylcellulose: FT-IR and ionic conductivity studies [Текст] / Nik Aziz N.A., Idris N.K., Isa M.I.N. // International journal of polymer analysis and characterization. 2010. V. 15. No. 5. PP. 319–327.
  25. Ali M.S. Transdermal therapeutic system: Study of cellulose nanocrystals influenced methylcellulose-chitosan bionanocomposites [Текст] / M.S.Ali [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2022. V. 218. PP. 556–567.
  26. Abdel-Halim E.S. Chemical modification of cellulose extracted from sugarcane bagasse: Preparation of hydroxyethyl cellulose [Текст] / E.S.Abdel-Halim // Arabian Journal of Chemistry. 2014. V. 7. No. 3. PP. 362–371.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig.1. SEM images of samples of molybdenum trioxide nanoparticles stabilized by hydroxyethylcellulose: a – 5 times magnification, b – 100 times magnification

Download (350KB)
3. Fig.2. Results of modeling the interaction of a hydroxyethylcellulose molecule and molybdenum oxide through a hydroxyl group attached to the C3 residue of glucopyranose: a – model of the molecular complex; b – electron density distribution; c – electron density distribution gradient; d – highest occupied molecular orbital (HOMO); e – lowest unoccupied molecular orbital (LUMO)

Download (187KB)
4. Fig.3. Results of modeling the interaction of a hydroxyethylcellulose molecule and molybdenum oxide through a hydroxyl group attached to the C2 residue of glucopyranose: a – model of the molecular complex; b – electron density distribution; c – electron density distribution gradient; d – highest occupied molecular orbital (HOMO); e – lowest unoccupied molecular orbital (LUMO)

Download (169KB)
5. Fig.4. Results of modeling the interaction of a hydroxyethylcellulose molecule and molybdenum oxide through a hydroxyl group attached to the C6 residue of glucopyranose: a – model of the molecular complex; b – electron density distribution; c – electron density distribution gradient; d – highest occupied molecular orbital (HOMO); e – lowest unoccupied molecular orbital (LUMO)

Download (190KB)
6. Fig.5. IR spectra: a – hydroxyethyl cellulose; b – MoO3 nanoparticles stabilized with hydroxyethyl cellulose

Download (72KB)

Copyright (c) 2025 Nagdalian A.A., Filippov D.D., Rekhman Z.A., Serov A.M., Povetkin S.N., Lyubchansky N.S.