Ви є тут
Алюмосилікатні нанотрубки галуазиту, як інструмент сучасних нанокомпозитів для харчової безпеки
Нанорозмірні природні глинисті мінерали, до складу яких входять Si, O, Al та Mg, належать до класу екобезпечних неорганічних матеріалів з унікальною структурою та різноманітною морфологією, зокрема нанострижнів, нановолокон та нанотрубок. Алюмосилікатні галуазитні нанотрубки (ГНТ) є порівняно новими об’єктами дослідження в матеріалознавстві, мають ряд екологічних та економічних переваг, порівняно з вуглецевими (ВНТ), а також фулереном, графеном. Природні галуазити на порядок дешевші за свої синтетичні аналоги. Місця знаходження галуазиту досить поширені, наприклад, у районі Кривого Рогу та інших місцях, в інших країнах. ГНТ, внаслідок високої екологічності та біодоступності, можуть застосовуватися у медицині, в тому числі як носії лікарських засобів з контрольованим виведенням. ГНТ також можуть виявляти фотокаталітичні властивості, мають високі адсорбційні властивості по відношенню до важких металів Cu(II), Pb(II), Cd(II), Zn(II), Cr(IV) і Co(II) та розчинів, що містять барвники, пестициди і деякі інші органічні забруднювачі, а також токсичні гази (амоніак, сірководень). ГНТ у поєднанні з іншими металами, такими як Мn, Ti, набувають різноманітних практичних застосувань. ГНТ вводили для забезпечення кращих функціональних фотоелектрокаталітичних властивостей композитів, що можуть бути підкладкою, особливо у варіанті декорування оксидами нанотрубок. Наприклад, титан, білий пігмент, нетоксичний входить до списку харчових добавок та позначається як Е171. Міститься в продуктах харчового призначення: цукерках, печиві, тістечках, курячих філе, крабових паличках, жувальних гумках, шоколадних виробах. Хоча добавки діоксиду титану в харчових продуктах дозволені багатьма офіційними документами, в науковій літературі недостатньо даних щодо потенційної небезпечності діоксиду титану для організму людини. Підвищений інтерес до TiO2 обумовлений його високою фотокаталітичною активністю, що дозволяє реалізувати процеси деструкції органічних сполук, в тому числі екотоксикантів, у безпечні продукти. ГНТ, або матеріали на їх основі, знайшли багато корисних застосувань в очищенні питної води та промислових стічних вод. Структурні особливості ГНТ дозволяють отримати на їх основі нові композиційні матеріали такі як, наприклад, імогалітні нанотрубки (ІНТ) широкого функціонального призначення та визначити фізико-хімічні закономірності їх утворення. Отже, актуальність роботи полягає в об’єднанні галуазитних нанотрубок та діоксиду титану як композитних матеріалів, використовуючи електросинтез, та аналізі впливу фазового складу, фотокаталітичної активності композитного матеріалу на безпечність його практичного застосування, в тому числі в харчової промисловості.
Ключові слова: алюмосилікати, нанотрубки, наноматеріали, внутрішня поверхня, безпека, галуазит, діоксид титану, композити, нанокомпозити, синтез.
- Joussein, E., Petit, S., Churchman, J., Theng, B., Righi, D., Delvaux, B. (2005). Halloysite clay minerals – a review. Clay Minerals, no. 40 (04), pp. 383–426. DOI:10.1180/ 0009855054040180.
- Yuan, P., Southon, P. D., Liu, Z., Green, M. E. R., Hook, J. M., Antill, S. J., Kepert, S. J. (2008). Functionalization of halloysite clay nanotubes by grafting with γ-aminopropyltriethoxysilane. J. Phys. Chem., vol. 112 (40), pp. 15742–15751. DOI:10.1021/ jp805657t.
- Yuan, P., Ta, D., Yuan, P., Annabi-Bergaya, F., Yan, W., Liu, D., Liu, Z. (2013). From platy kaolinite to aluminosilicatenanoroll via one-step delamination of kaolinite: effect of the temperature of intercalation. Appl. Clay Sci., vol. 83, no. 84, pp. 68–76. DOI:10.1016/j.clay.2013. 08.027.
- Lvov, Y., Aerov, A., Fakhrullind, R. (2014). Clay nanotube encapsulation for functional biocomposites. Adv. Colloid Interface Sci., no. 207, рр. 189– 198. DOI:10.1016/j.cis.2013.10.006.
- Bates, T. F., Hildebrand, F. A., Swineford, A. (1950). Morfology and structure of endellite and hallosite. American Mineralogist, vol. 35(7–8), pp. 463–484.
- Abdullayev, E., Joshi, A., Wei, W., Zhao, Y., Lvov, Y. (2012). Enlargement of Halloysite Clay Nanotube Lumen by Selektive Etching of Aluminum Oxide. ACS Nano, no. 6, рр. 7216–7226. DOI:10.15587/2519 8025.2017.113525.
- Wang, L., Chen, J. L., Ge, L., Zhu, Z. H., Rudolph, V. (2011). Halloysite-nanotube-supported Ru nanoparticles for ammonia catalytic decomposition to produce CO – Free hydrogen. Energy Fuels, vol. 25, no. 8, pp. 3408–3416. DOI:10.1021/ef200719v.
- Nicholson, J. C., Weisman, J. A., Boyer, C. J., Wilson, C. G., David, K. (2016). Dry Sintered Metal Coating of Halloysite Nanotubes. Mills. Appl. Sci., no. 6(9), 265 p. DOI:10.3390/ app6090265.
- Liang, Yu., Huixian, W., Yatao, Z., Bin, Z., Jindun, L. (2016). Recent advances in halloysite nanotube derived composites for water treatment. Environ. Sci.: Nano, no. 3, pp. 28–44. DOI:10.1039/ C5EN00149H.
- Lvov, Y., Wang, W., Zhang, L., Fakhrullin, R. (2015). Halloysite Clay Nanotubes for Loading and Sustained Release of Functional Compound. Advanced Materials. no. 28(6), pp. 1227–1250. DOI:10.1002/ adma.201502341.
- Abdullayev, E., Lvov, Y. (2013). Halloysite clay nanotubes as a ceramic “skeleton” for functional biopolymer composites with sustained drug release. Journal of materials chemistry B., 1 (23), pp. 2894– 2903. DOI:10.1039/C3TB20059K.
- Sakiewicz, P., Nowosielski, R., Pilarczyk, W., Gołombek, K., Lutyński, M. (2011). Selected properties of the halloysiteasa component of Geosynthetic Clay Liners (GCL). Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 48, pp. 117–191.
- Sayah, J., Farh, L., Kouch, H., Challioui, A. (2018). Electronic and Optical Properties of Ramsdellite TiO2through mBJPotential. International Journal of Nanoelectronics and Materials, Vol. 11, no. 1, pp. 25–32.
- Pavlidou, S., Papaspyrides, C.D. (2008). A review on polymer-layered silicate nanocomposites. Progress in Polymer Science, Vol. 33, pp. 1119–1198. DOI:10.1016/j.progpo lymsci.2008.07.008.
- Skibińska, M. (2019). The sorption capability of halloysite. Annales Universitatis Mariae Curie-Sklodowska, sectio AA – Chemia, vol. 74, no. 2, 147 p. DOI:10.17951/aa.2017.72.1.47.
- Massaro, M., Riela, S., Cavallaro, G., Colletti, C. G., Milioto, S. (2016). Ecocompatiblehalloysite/cucurbit uril hybrid as efficient nanosponge for pollutants removal. Chemistry Select., vol. 1 (8), pp. 1773–1779. DOI:10.1002/slct.201600322.
- Lisuzzo, L. (2019). Layered composite based on halloysite and natural polymers: A carrier for the pH controlled release of drugs. New Journal of Chemistry, vol. 43, no. 27, pp. 10887–10893. DOI:10.1039/C9NJ02565K.
- Massaro, M. (2017). Halloysite nanotubes as support for metal-based catalysts. Journal of Materials Chemistry A, vol. 5, no. 26, pp. 13276–13293. DOI:10.1039/C7TA02996A.
- Unuabonah, E. I., Taubert, A. (2014). Clay-polymer nanocomposites (CPNs): Adsorbents of the future for water treatment. Applied Clay Science, vol. 99, pp. 83–92. DOI:10.1016/j.clay. 2014.06.016.
- Liang, Yu., Huixian, W., Yatao, Z., Zhang, B., Jindun, L. (2016). Recent advance of halloysite nanotubes derived composites in water treatment. Environ. Sci.: Nano., no. 3, 28 p. DOI:10.1039/C5EN00149H.
- Ni, M., Leung, M. K. H., Leung, D.Y.C. (2007). A review and recent developments in photocatalytic water-splitting using TiO2 for hydrogen production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 11, pp. 401–425. DOI:10.1016/j.rser.2005.01.009.
- Doncova, T. A., Bredyhin, I. V. (2013). The mechanism of photocatalysis on the surface of TiO2. Scientific news of the National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", no. 3, pp. 114–118.
- Suprun, N. P., Bereza-Kindzerska, L. V., Brychka, A. V., Brychka, S. Ya. (2016). Synthesis of agar-agar gels filled with aluminosilicate nanotubes for wound dressings. Bulletin of the Kyiv National University of Technology and Design. Technical sciences, no. 4 (100), pp. 49–55.
- Meo, P., Lazzara, G., Liotta, L., Noto, R. (2014). Cyclodextrin–calixarene co-polymers as a new class of nanosponges. Polymer Chemistry, 5 (15), pp. 4499–4510. DOI:10.1039/ C4PY00325J.
- Kostenko, E. E., Drokov, V. G. (2009). Analytical chemistry. Kyiv: NUHT, 184 p.
- Horoshchenko, Y. G. (1970). Chemistry of titanium. Kyiv: NaukovaDumka, 415 p.
- Ohno, T., Sarukawa, K., Matsumura, M. (2001). Direct observation of suppressed recombination of electron-hole pairs in the TiO2 nanopowders with anatase-rutile interface: in-situ NEXAFS study under UV irradiation. J. Phys. Chem, vol. 105, pp. 2417–2425. DOI:10.1109/ NMDC.2006.4388962.
Долучення | Розмір |
---|---|
haiuk_1_2023.pdf | 1.95 МБ |