Адсорбция L-пролина на углеродных нанотрубках при различных температурах

Мария Александровна Ганжурова; Марина Сергеевна Мякишева; Елена Васильевна Бутырская; Светлана Александровна Боровикова; Людмила Николаевна Коломиец

doi:10.17308/sorpchrom.2020.20/2777

Мария Александровна Ганжурова ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Воронеж
Марина Сергеевна Мякишева ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Воронеж
Елена Васильевна Бутырская ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Воронеж
Светлана Александровна Боровикова ФГБУН «Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН», Москва
Людмила Николаевна Коломиец ФГБУН «Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН», Москва

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2777

Ключевые слова: углеродные нанотрубки (наночастицы), аминокислоты, адсорбция, компь- ютерное моделирование, квантово-механический расчет.

Аннотация

Углеродные нанотрубки (УНТ) - полые цилиндрические структуры, которые состоят из атомов
углерода. Актуальность исследования физико-химических свойств обусловлено их уникальными сорб-
ционными и электронными свойствами, механической прочностью. Аминокислоты (АК) – одни из
главных представителей биологически активных веществ, которые участвуют во многих процессах
жизнедеятельности человека. Поэтому для биомедицинских приложений является приоритетом иссле-
дование взаимодействия аминокислот с нанотрубками.
Цель работы – построение изотерм адсорбции L-пролина на углеродных нанотрубках при раз-
личных температурах и их дальнейшая интерпретация. Предметом исследования в нашей статье является изучение влияния температуры на адсорбцию L-пролина на углеродных нанотрубках. Объекты исследования – водные растворы L-пролина, углеродные нанотрубки МКнано-S1 (Канада). Методы исследования – диспергирование, фотометрия, объемный метод построения изотерм адсорбции в сочетании с методом переменных концентраций, методы квантовой химии.
Построены изотермы адсорбции аминокислоты L-пролина на углеродных нанотрубках
МКнано-S1 (Канада) из водных растворов при температурах Т=25, 45, 65оС. Изотермы имеют S-образ-
ный вид. Адсорбция L-пролина на углеродных нанотрубках растет с увеличением температуры. Это
объясняется увеличением площади поверхности сорбента с ростом температуры из-за разбиения агломератов УНТ. На основе кластерной модели адсорбции установили, что L-пролин сорбируется в форме мономеров при Т=25°С и кластеров размерностей 19 (Т=65°С) и 23 (Т=45°С) Методами квантовой химии была выполнена оптимизация структуры систем мономер L-пролин ー УНТ. Для энергий адсорб-
ции получено: Eкон > Евнутри > Ебок.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Мария Александровна Ганжурова, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Воронеж

магистр химического факультета, Воронежский государственный университет, Воронеж

Марина Сергеевна Мякишева, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Воронеж

магистр химического факультета, Воронежский государственный университет, Воронеж

Елена Васильевна Бутырская, ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Воронеж

д.х.н., проф. кафедры аналитической химии химического факультета, Воронежский государственный университет, Воронеж

Светлана Александровна Боровикова, ФГБУН «Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН», Москва

научный сотрудник, кандидат химических наук, Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН, Москва

Людмила Николаевна Коломиец, ФГБУН «Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН», Москва

старший научный сотрудник, кандидат химических
наук, Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН, Москва

Литература

Eleckij A.V., UFN, 1997, Vol. 167, No 9, pp. 945-972.

Rakov E.G., Uspekhi khimii, 2013, No 82 (1), pp. 27-47.

Rakov E.G., Uspekhi khimii, 2001, Vol. 70, No 10, pp.934-973.

Dai H., Hafner J.H., Rinzler A.G., Colbert D.T. et al., Nature, 1996, Vol. 384. pp. 147-150.

DOI: 10.1038/384147a0.

Zhai P., Isaacs J.A., Eckelman M.J., Appl.Energy, 2016, Vol. 173, pp. 624-634. DOI:10.1016/j.apenergy.2016.04.001.

Upadhyayula V.K.K., Deng PP., Mitchell M.C., Smith G.B.A., Sci. Total Environ, 2009, Vol. 408, pp. 1-13. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2009.09.027.

Bianco A., Kostarelos K., Partidos C.D., Prato M., Chem. Commun. Camb. Engl., 2005, pp. 571-577. DOI: 10.1039/b410943k.

Hadi Zare Zardini, Ahmad Amiri, Mehdi Shanbedi, Morteza Maghrebi et al., Colloids and Surfaces. Biointerfaces, 2012, Vol. 92, pp. 196-202. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2011.11.045.

Kumar, Ruma Rani, Neeraj Dilbaghi, Tankeshwarab K., The Royal Society of Chemis- try, 2016, Vol. 4, pp. 215-338. DOI: 10.1039/c6cs00517a.

Vardharajula PP., Ali PP. Z., Tiwari P. M., Eroglu E. et al., Int. J. Nanomedicine, 2012, Vol. 13. pp. 5361-5374.

de Leon A., Jalbout A.F., Basiuk V.A., Chemical Physics Letters, 2008, Vol. 457, pp. 185-190. DOI: 10.1016/j.cpletVol.2008.03.079.

E.V., Zapryagaev S.A., Iz- mailova E.A., Nechaeva L.S., J. Phys. Chem. C, 2017, Vol. 121, No 37, pp. 20524-20531.

DOI: 10.1021/ac pp.jpcc.7b06849.

Zhongjin He, Jian Zhou, Carbon, 2014, Vol. 78, pp. 500-509. DOI: 10.1016/j.carbon.2014.07.031.

Lingyu Piao, Quanrun Liu, Yongdan Li., J. Phys. Chem. C, 2012, Vol. 116, pp. 1724-1731.

DOI: 10.1021/jp2085318.

Nechaeva L.S., Butyrskaya E.V., Zapryagaev S.A., Zhurnal strukturnoj khimii, 2017, No 2, pp. 233-241.

Garalleh H.A.L., Thamwattana N., Cox B.J., James M.H., J. of Biomaterials and Tissue Engineering, 2016, No 6, pp. 362-369.

Roman T., Dino W.A., Nakanishi H., Kasai H., Eur. Phys. J. D., 2006, Vol. 38, pp. 117-120.

DOI: 10.1140/epjd/e2006-00043-1.

Grimme T., Antony J., Ehrlich T., Krieg H., J. Chem. Phys., 2010, Vol. 132, pp. 154104-154119.

Miertus S., Chem. Phys., 1981, Vol. 55, No 1, pp. 117-129.

Dalton A.B. // Nature. 2003. Vol. 423. pp. 703-712.

Butyrskaya E.V., Zapryagaev S.A., Izmailova E.A. // Carbon. 2018. Vol.143. pp. 276-287.

Sylvia E. McLain, Alan K. Soper, Ann E. Terry Anthony Watts. // Chem. Phys. 2007. No 111. pp.4568-4580.