Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54647 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Catalytic effect of alumina nanofibers - nanodiamonds composite after functionalization by Fe2+ and Cu2+ Каталитический эффект композита нановолокна оксида алюминия - наноалмазы при функционализации Fe2+ и Cu2+ Ронжин Н. О. Ronzhin N. O. roniol@mail.ru Посохина Е. Д. Posokhina E. D. Михлина Е. В. Mikhlina E. V. Симунин М М Simunin M M Рыжков И. И. Ryzhkov I. I. Бондарь В. С. Bondar V. S. ФИЦ КНЦ СО РАН Красноярск Россия FRC KSC SB RAS Krasnoyarsk Russian Federation ФИЦ КНЦ СО РАН Красноярск Россия FRC KSC SB RAS Krasnoyarsk Russian Federation ФИЦ КНЦ СО РАН Красноярск Россия FRC KSC SB RAS Krasnoyarsk Russian Federation Сибирский федеральный университет ru Siberian Federal University ru ФИЦ КНЦ СО РАН Красноярск Россия FRC KSC SB RAS Krasnoyarsk Russian Federation Сибирский федеральный университет Красноярск Россия Siberian Federal University Krasnoyarsk Russian Federation ФИЦ КНЦ СО РАН Красноярск Россия FRC KSC SB RAS Krasnoyarsk Russian Federation 25 06 2021 25 06 2021 6 2 321 324 20 06 2021 20 06 2021 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54647/view

Разработана методика получения на основе нановолокон оксида алюминия и наноалмазов детонационного синтеза сенсорного композита в виде твердых дисков толщиной 0,5 мм и диаметром 40 мм. Подобраны условия термической обработки дисков композита для придания им структурной стабильности в водных растворах. Обнаружен эффект осветления композита при обработке температурами выше 500 °C - темно-серый цвет материала меняется на белый. Обнаруженный эффект связан с удалением неалмазного углерода с поверхности наноалмазов, инкорпорированных в матрицу нановолокон оксида алюминия, при термической обработке композита температурами более 500 °C. В пользу этого свидетельствуют результаты синхронного термического анализа композитных материалов - термогравиметрического (ТГА) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). В модельных экспериментах продемонстрирована применимость имеющего белый цвет композита для визуальной качественной оценки наличия фенола в водных пробах. Инкубацией образцов композита в растворах сульфата железа и сульфата меди проведена функционализация материала этими ионами металлов. Установлено, что каталитическая эффективность функционализированных ионами Cu2+ и Fe2+ композитов при тестировании фенола значительно возрастает, по сравнению с исходным композитом - в 2,6 и 3,2 раза, соответственно.

A method of fabrication of a sensor composite based on alumina nanofibers and detonation synthesized nanodiamonds in the form of firm disks 0.5 mm thick and 40 mm in diameter has been developed. The conditions for thermal treatment of composite disks to impart them structural stability in aqueous solutions were selected. The effect of bleaching the composite was found when processing with temperatures above 500 °C - the dark gray color of the material changes to white. The observed effect is associated with the removal of non-diamond carbon from the surface of nanodiamonds incorporated in the alumina nanofibers matrix during thermal treatment of the composite at temperatures above 500 °C. This is confirmed by the results of simultaneous thermal analysis of composite materials - thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Model experiments have demonstrated the applicability of the white composite for a visual qualitative assessment of the presence of phenol in water samples. By incubating composite samples in iron sulfate and copper sulfate solutions the materials were functionalized with these metal ions. It was found that the catalytic efficiency of the composites functionalized with Cu2+ and Fe2+ ions during phenol testing significantly increases in comparison with the initial composite by a factor of 2.6 and 3.2, respectively.

 наноалмазы нановолокна оксида алюминия композит сенсор ионы металлов функционализация фенол nanodiamonds alumina nanofibers composite sensor metal ions functionalization phenol Исследования выполнены при финансовой поддержке гранта РФФИ 18-29-19078 мк.

Ondigo D.A., Tshentu Z.R., Torto N. Electrospun nanofiber based colorimetric probe for rapid detection of Fe2+ in water. Analytica Chimica Acta, 2013, vol. 804. doi: 10.1016/j.aca.2013.09.051. Ondigo D.A., Tshentu Z.R., Torto N. Electrospun nanofiber based colorimetric probe for rapid detection of Fe2+ in water. Analytica Chimica Acta, 2013, vol. 804. doi: 10.1016/j.aca.2013.09.051. Sarika R., Shankaran D.R. Colorimetric detection of picric acid using rhodamine dye loaded nanofiber membrane. Sensor Letters, 2016, vol. 14. doi: 10.1166/sl.2016.3708. Sarika R., Shankaran D.R. Colorimetric detection of picric acid using rhodamine dye loaded nanofiber membrane. Sensor Letters, 2016, vol. 14. doi: 10.1166/sl.2016.3708. Geltmeyer J., Vancoillie G., Steyaert I., Breyne B., Cousins G., Lava K., Hoogenboom R., De Buysser K., De Clerck K. Dye modification of nanofibrous silicon oxide membranes for colorimetric HCl and NH3 sensing. Advanced Functional Materials, 2016, vol. 26. doi: 10.1002/adfm.201602351. Geltmeyer J., Vancoillie G., Steyaert I., Breyne B., Cousins G., Lava K., Hoogenboom R., De Buysser K., De Clerck K. Dye modification of nanofibrous silicon oxide membranes for colorimetric HCl and NH3 sensing. Advanced Functional Materials, 2016, vol. 26. doi: 10.1002/adfm.201602351. Ronzhin N.O., Puzyr A.P., Burov A.E., Bondar V.S. Catalytic activity of nanodiamonds in azocoupling reaction. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 2014, vol. 5. doi: 10.4236/jbnb.2014.53020. Ronzhin N.O., Puzyr A.P., Burov A.E., Bondar V.S. Catalytic activity of nanodiamonds in azocoupling reaction. Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 2014, vol. 5. doi: 10.4236/jbnb.2014.53020. Ronzhin N., Puzyr A., Bondar V. Detonation nanodiamonds as a new tool for phenol detection in aqueous medium. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2018, vol. 18. doi: 10.1166/jnn.2018.15382. Ronzhin N., Puzyr A., Bondar V. Detonation nanodiamonds as a new tool for phenol detection in aqueous medium. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2018, vol. 18. doi: 10.1166/jnn.2018.15382. Ronzhin N.O., Posokhina E.D., Mikhlina E.V., Simunin M.M., Nemtsev I.V., Ryzhkov I.I., Bondar V.S. Production of a composite based on alumina nanofibers and detonation nanodiamonds for creating phenol indication systems. Doklady Chemistry, 2019, vol. 489. doi: 10.1134/S001250081911003X. Ronzhin N.O., Posokhina E.D., Mikhlina E.V., Simunin M.M., Nemtsev I.V., Ryzhkov I.I., Bondar V.S. Production of a composite based on alumina nanofibers and detonation nanodiamonds for creating phenol indication systems. Doklady Chemistry, 2019, vol. 489. doi: 10.1134/S001250081911003X. Puzyr A.P., Bondar V.S. Method of production of nanodiamonds of explosive synthesis with an increased colloidal stability.RU Patent № 2252192. 2005, Bull, no. 14. Puzyr A.P., Bondar V.S. Method of production of nanodiamonds of explosive synthesis with an increased colloidal stability.RU Patent № 2252192. 2005, Bull, no. 14. Features of Nafen alumina nanofibers. URL: http://www.anftechnology.com/nafen/ Features of Nafen alumina nanofibers. URL: http://www.anftechnology.com/nafen/ Eremin A.N., Semashko T.V., Mikhailova R.V. Cooxidation of phenol and 4-aminoantipyrin catalyzed by polymers and copolymers of horseradish root peroxidase and Penicillium funiculosum 46.1 glucose oxidase. Applied Biochemistry and Microbiology, 2006, vol. 42. doi: 10.1134/ S0003683806040119. Eremin A.N., Semashko T.V., Mikhailova R.V. Cooxidation of phenol and 4-aminoantipyrin catalyzed by polymers and copolymers of horseradish root peroxidase and Penicillium funiculosum 46.1 glucose oxidase. Applied Biochemistry and Microbiology, 2006, vol. 42. doi: 10.1134/ S0003683806040119. Koshcheev A.P. Thermodesorption mass spectrometry in the light of solution of the problem of certification and unification of the surface properties of detonation nano-diamonds.Russian Journal of General Chemistry, 2009, vol. 79. DOI: 10.1134/S1070363209090357. Koshcheev A.P. Thermodesorption mass spectrometry in the light of solution of the problem of certification and unification of the surface properties of detonation nano-diamonds.Russian Journal of General Chemistry, 2009, vol. 79. DOI: 10.1134/S1070363209090357. Bradac C., Osswald S. Effect of structure and composition of nanodiamond powders on thermal stability and oxidation kinetics. Carbon, 2018, vol. 132. doi: 10.1016/j.carbon.2018.02.102 Bradac C., Osswald S. Effect of structure and composition of nanodiamond powders on thermal stability and oxidation kinetics. Carbon, 2018, vol. 132. doi: 10.1016/j.carbon.2018.02.102