CC BY
0Использование флавоноидов для синтеза наночастиц медив обратных мицеллах АОТ
Д.Рашиди Jawidrashidi2020@gmail.com Фарахский государственный университет, Афганистан
Л.С.Агеева iliya-ageeva-als@yandex.ru Юго-Западный государственный университет, Россия
Аннотация: Кверцетин и рутин - соединения из класса флаваноидов использованы в качестве нетрадиционных восстановителей для синтеза на ночастиц меди в обратных мицеллах Cu/АОТ/изо-октан. Показано, что в сравнении с традиционным восстановителем - гидразином - образуются более мелкие наночастицы меди с узким распределением по размерам.
Ключевые слова: наночастицы меди, обратные мицеллы, кверцетин, рутин, гидразин
Use of flavonoids for the synthesis of copper nanoparticles in
reverse micelles AOT
J.Rashidi
Farah State University, Afghanistan Jawidrashidi2020@gmail.com L.S.Ageeva iliya-ageeva-als@yandex.ru Southwest State University, Russia
Absrtact: Quercetin and rutin, compounds from the class of flavonoids, were used as unconventional reducing agents for the synthesis of copper nanoparticles in Cu/AOT/isooctane reverse micelles. It is shown that, in comparison with the traditional reducing agent, hydrazine, smaller copper nanoparticles with a narrow size distribution are formed.
Keywords: copper nanoparticles, reverse micelles, quercetin, rutin, hydrazine
Технологии с использованием наночастиц металлов и их соединений открывают широкие возможности для создания новых эффективных катализаторов, сенсорных и диагоностических систем, препаратов с высокой
ISSN 2181-0842 / IMPACT FACTOR 4.182 113 LM^^^Sl
биологической активностью для применения в промышленности, экологии, медицине и сельском хозяйстве [1-5].
В основе химического синтеза наночастиц металлов лежит реакция восстановления ионов металлов до атомов с последующей их агрегацией с образованием кластеров и наночастиц [6-8]. Наночастицы оксидов металлов получают осаждением из водных растворов солей металлов [9, 10].
Для стабилизации наночастиц синтез ведут или в прямых, или в обратных мицеллах. В обратных мицеллах используют тройную систему: водный раствор соли металла/ПАВ/предельный углеводород. В этом случае реакция восстановления и формирование самих наночастиц протекают в водном пуле (ядре) мицеллы, состоящей из молекул ПАВ.
Восстановителями являются традиционно используемые как неорганические (гидразин, боргидрид и др.), так и органические (цитраты, аскорбиновая кислота, глюкоза, экстракты растений и др.) [8]. В настоящей работе использованы нетрадиционные восстановители из класса флавоноидов: кверцетин и рутин в сравнении с гидразином.
Наночастицы меди получали с использованием водного раствора нитрата меди и мицеллярных растворов флавоноидов в системе Си+2/АОТ/изо-октан, где бис-2-этилгексилсульфосукцинат натрия (АОТ) - анионный ПАВ, образующий оболочку мицеллы.
Ставилась задача получить наночастицы меди в коллоидной системе с обратными мицеллами с использованием нетрадиционных восстановителей кверцетина и рутина при степени гидратации = [Н2О]/[АОТ] = 5. 5. Об образовании наночастиц меди судили по появлению плазмонных полос поглощения в оптических спектрах.
Вначале готовили обратномицеллярную дисперсию кверцетина. Для этого в первой пробирке смешивали 0.89 г АОТ и 0.005 г кверцетина в 20 мл изооктана. Пробирку помещали в трубчатый излучатель ультразвукового диспергатора УЗДН-1У4.2. Смесь диспергировали в течение 20 минут. Во второй пробирке готовили смесь, состоящую из 0.445 г АОТ, 9.8 мл изооктана, 0.2 мл 0.13 М раствора СиБ04 и 10 мл обратномицеллярной дисперсии кверцетина из пробирки №1. Перемешивали содержимое пробирки с помощью ультразвука в течение 20 минут. Получали мутный, красноватого цвета раствор, который осветлялся в течение суток.
В электронном спектре обратномицеллярной полученной дисперсии наблюдали дополнительное (в сравнении со спектром «холостого опыта») плазмонное светопоглощение в области 402 ± 8 нм, что свидетельстует о присутствии наночастиц меди.
Аналогичным образом готовили обратномицеллярную дисперсию рутина: 0,89 г АОТ и 0.005 г рутина в 20 мл изооктана (пробирка №1). В пробирке №2 готовили смесь, состоящую из 0.445 г АОТ, 9.8 мл изооктана, 0.2 мл 0.13 М раствора Си(КОз)2 и 10 мл обратномицеллярной дисперсии рутина из пробирки №1. После диспергирования получали прозрачный раствор красно-коричневого цвета, в электронном спектре которого можно выделить две полосы плазмонного поглощения при 393±2 и 428±2 нм. Наличие нескольких максимумов свидетельствует, вероятно, о возможности образования наночастиц меди с различным распределением наночастиц по размерам.
Эффективность применения флавоноидов в качестве нетрадиционных восстановителей оценивали методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Для этого несколько капель коллоидного раствора стабилизированных наночастиц меди осаждали на пленке из аморфного углерода, поддерживаемой медной сеткой, и оставляли на несколько часов для полного испарения растворителя. Полученные образцы исследовали методом ПЭМ. Диаметр наночастиц и гранулометрический состав определяли с помощью универсального программного пакета «ImageJ»для обработки изображений.
На рис. 1, 2 приведены соответствующие гистограммы.
Диаметр частиц, им Диаметр частиц, I
а б
Рис. 1. Гистограмма распределения наночастиц меди по размеру при использовании кверцетина (а) и рутина (б)
Дилмс!
Рис. 2. Гистограмма распределения наночастиц меди по размеру при
использовании гидразина
Как видно из гистограмм, средний размер наночастиц при использовании гидразина, рутина и кверцетина составляет, соответственно, 18.6, 8.0 и 7.0 нм. При переходе к флавоноидам в качестве восстановителей уменьшается средний размер наночастиц меди, а их распределение по размерам становится уже.
Можно предположить, что восстановлению катиона меди в мицеллярном растворе предшествует образование комплекса флавоноид - йон металла, что и обеспечивает эффективность процесса в сравнении с гидразином.
Таким образом, восстановители из группы флавоноидов более предпочтительны для получения наночастиц меди в коллоидных системах с обратными мицеллами.
Использованная литература
1. Stimulation of seed viability by means of dispersed solutions of copper and silver nanoparticles / S. N. Maslobrod, Y. A. Mirgorod, V. G. Borodina, N. A. Borsch // Журнал нано- и электронной физики. 2013. Vol. 5, no. 4. P. 04018.
2. Патент № 2369466 Российская Федерация, МПК B22F 9/24, B82B 3/00. Способ получения наночастиц металлов или гибридов наночастиц ме- таллов / Миргород Ю. А., Борщ Н. А.; Курский государственный университет. № 2008107359/02; заявл. 26.02.2008; опубл. 10.10.2009.
3. Патент № 2635505 Российская Федерация, МПК A61K 33/00, B82B 1/00, А61К 33/34. Способ получения антибактериальной композиции, содержащей основной ацетат меди / Борщ Н. А., Кузьменко А. П., Агее- ва Л. С.; Юго-Западный государственный университет. № 2016146828; заявл. 29.11.2016; опубл. 13.11.2017.
4. Миргород Ю. А., Борщ Н. А., Юрков Г. Ю. Получение наноматериа- лов из водных растворов, моделирующих отходы гидрометаллургии // Жур- нал прикладной химии. 2011. Т. 84, № 8. С. 1249-1253.
5. Патент № 2462303 Российская Федерация, МПК B01J 20/10, B01J 20/06, B01J 20/22. Порошкообразный магнитный сорбент для сбора нефти, масел и других углеводородов / Миргород Ю. А., Емельянов С. Г., Борщ Н. А. [и др.]; Юго-Западный государственный университет. № 2010150749/05: заявл. 10.12.2010: опубл. 27.09.2012.
6. Борщ Н. А. Синтез структурированного полиэтилентерефталата для исследования механизма гелеобразования в условиях его промышленного производства // Известия Курского государственного технического университета. 2004. № 1(12). С. 103-106.
7. Development and physico-chemical study of the aqueous dispersion silver nanoparticles as the basis for creating new nanomaterials / L. S. Ageeva, A. S. Che-
kadanov, N. A. Borsch [et al.] // Журнал нано- и электроннойфизики. 2015. Vol. 7, no. 4. P. 04043.
8. Effect of aqueous dispersions with NPAg, NPCu, NPBi, and ZNNO, millimeter- wave radiation, and weak magnetic fields on the germination of triticale and wheat seeds under the action of a pathogenic fungus and low temperatures / S. N. Maslobrod, G. A. Lupashku, Y. A. Mirgorod [et al.] // 3rd International Con- ference on Nanotechnologies and Biomedical Engineering, Chisinau, 23-26 Sep- tember 2015. Vol. 55. Chisinau: Springer, 2015. P. 275-279. DOI 10.1007/978- 981-287736-9 67.
9. Синтез наночастиц оксида цинка золь-гель методом для получения регулярных упорядоченных структур в виде пленок Ленгмюра - Блоджетт / Л. С. Агеева, И. В. Чухаева, Н. А. Борщ [и др.] // Физика и технология нано-материалов и структур: сборник научных статей 2-й Международной научно-практической конференции, Курск, 24-26 ноября 2015 г.: в 2-х т. Курск: Университетская книга, 2015. Т. 1. С. 34-36.
10. Preparation of gold nanoparticles from the metal scrap / Y. A. Mirgorod, N. A. Borshch, V. G. Borodina [et al.] // Theoretical Foundations of Chemical En- gi-neering. 2014. Vol. 48, no. 4. P. 487-492. DOI 10.1134/S004057951404006X.
11. Mirgorod Y. A., Fedosyuk V. M., Borsch N. A. Physico-chemical properties of nanoparticles functionalized by polypyrrole // Журнал нано- и электронной физики. 2013. Vol. 5, no. 4. P. 04033.
