Красноярск, Красноярский край, Россия
Красноярск, Красноярский край, Россия
Красноярск, Красноярский край, Россия
Сибирский федеральный университет
Красноярск, Красноярский край, Россия
Красноярск, Красноярский край, Россия
С помощью химической модификации ионами меди нового композитного материала на основе нановолокон оксида алюминия и наноалмазов в работе получен функционализированный композит нановолокна γ Al2O3 / наноалмазы / Cu2+ с улучшенными сенсорными свойствами для детекции фенолов в водной среде. Химическая модификация композита позволила более чем в два раза увеличить его каталитическую активность в реакции соокисления фенолов с 4-аминоантипирином в присутствии Н2О2. Полученный эффект позволил вдвое снизить порог минимально выявляемой концентрации аналитов при их тестировании с помощью функционализированного композита, что было продемонстрировано на примере детекции фенола и 4-хлорфенола. В работе показано, что полученный композит обеспечивает линейный отклик в широком диапазоне концентраций фенола (0,25–100 мкМ) и 4-хлорфенола (0,5–25 мкМ). Установлено, что адсорбированные на композит ионы Cu2+ прочно связны с его поверхностью, не десорбируются и не инактивируются реагентами реакции соокисления при многократном использовании композита. В модельных экспериментах показана применимость функционализированного композита в качестве многоразового сенсора в ходе последовательного многократного тестирования фенола в водных образцах. В работе также проведены сравнительные исследования кинетики и изотермы адсорбции ионов Cu2+ на композитный материал и матрицу из оксида алюминия, оценена их сорбционная емкость.
наноалмазы, нановолокна оксида алюминия, композит, катализатор, ионы меди, детекция фенолов
1. Puzyr A.P., Bondar V.S. Method of production of nanodiamonds of explosive synthesis with an increased colloidal stability. RU Patent № 2252192, 2005.
2. Kutuzov M. Method and system for alumina nanofibers synthesis from molten aluminum. US Patent №2013/0192517 A1, 2013.
3. Ronzhin N.O., Posokhina E.D., Mikhlina E.V., Mikhlin Y.L., Simunin M.M., Tarasova L.S., Vorobyev S.A., Bondar V.S., Ryzhkov I.I. A new composite material based on alumina nanofibers and nanodiamonds: synthesis, characterization, and sensing application. Journal of Nanoparticle Research, 2021, vol. 23, doi: 10.1007/s11051-021-05309-y.
4. 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.
5. Chandane P., Ladke J., Jori C., Deshmukh S., Zinjarde S., Chakankar M., Hocheng H., Jadhav U. Synthesis of magnetic Fe3O4 nanoparticles from scrap iron and use of their peroxidase like activity for phenol detection. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2019, vol. 7, doi: 10.1016/j.jece.2019.103083.
6. Pino F., Mayorga-Martinez C.C., Merkoçi A. High-performance sensor based on copper oxide nanoparticles for dual detection of phenolic compounds and a pesticide. Electrochemistry Communications, 2016, vol. 71, doi: 10.1016/j.elecom.2016.08.001.
7. Qiu C., Chen T., Wang X., Li Y., Ma H. Application of horseradish peroxidase modified nanostructured Au thin films for the amperometric detection of 4-chlorophenol. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2013, vol. 103, doi: 10.1016/j.colsurfb.2012.10.017.
8. Abdullah J., Ahmad M., Karuppiah N., Heng L.Y., Sidek H. Immobilization of tyrosinase in chitosan film for an optical detection of phenol. Sensors and Actuators B: Chemical, 2006, vol. 114, doi: 10.1016/j.snb.2005.06.019.
9. Kolahchia N., Braiekb M., Ebrahimipoura G., Ranaei-Siadatc S.O., Lagarde F., Jaffrezic-Renault N. Direct detection of phenol using a new bacterial strain-based conductometric biosensor. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2018, vol. 6, doi: 10.1016/j.jece.2017.12.023.
10. Congur G., Gul U.D. Phenol monitoring in water samples using an inexpensive electrochemical sensor based on pencil electrodes modified with DTAB surfactant. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2021, vol. 9, doi: 10.1016/j.jece.2021.105804.
