Диссертация (1150381), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Гомогенизацияисходных компонентов происходит на атомном уровне и достигается за счетрастворения солей металлов и низкомолекулярных органических соединений,выполняющих роль восстановителей. Большой объём выделяющихся безвредныхгазообразныхпродуктов,высокаяскоростьсамораспространяющегосясинтезапозволяют проводить процесс в неравновесных условиях и предотвращать росткристаллов оксида. Полная гомогенизация реагентов и высокая скорость процессаприводят к получению оксида металла в ультрадисперсном состоянии. В результатесинтеза был получен препарат, легко распадающийся на мелкие частицы.55В качестве реагентов были использованы: нитрат железа(III) и карбамид.
Поуравнению реакций были рассчитаны необходимые количества исходных реактивов (п.2.2.8):2 Fe(NO3)3 + 3 NH2CONH2 → Fe2O3 + 6 N2O +3 CO2 + 6 H2OКак видно из уравнения реакции, при температуре синтеза (120-150С) всепродукты реакции, за исключением оксида металла, являются газообразными иудаляются из реакционной смеси во время реакции. Получение препаратов в такихнеравновесных условиях обеспечивает пористую структуру и малый размеробразующихся частиц.3.2.2Определение фазового состава оксида железа(III)Фазовый состав полученных по п. 3.2.1 образцов был определен методомрентгенофазового анализа, который основан на явлении дифракции рентгеновскихлучей от атомных плоскостей кристаллической решетки исследуемого вещества.Рентгенометрическое определение фазового состава сводится к сопоставлению данныхэкспериментального набора межплоскостный расстоянии dhkl с такими же данными изкартотеки Powder Diffraction File (The International Centre for Diffraction Data) (PDF2ICDD).
В таблице 6 и на рисунке 12.А представлены результаты рентгенофазовогоанализа синтезированного оксида железа(III), для сравнения приведен профиль α-Fe2O3из картотеки (рисунок 12.Б).Таблица 6 – Значения пиков дифрактограммы образца МОС Fe(III)Угол дифракции 2θ, ° dhkl, нм I, %35.583.7473349.602.729 10053.982.523 10062.822.1975666.682.0831776.551.8485884.911.6968888.151.6461891.331.60129101.561.47876104.441.44997121.091.31560127.891.2745856АБРисунок 12 – Рентгенофазовый анализ оксида железа(III): А – синтезированныйпрепарат; Б – α-Fe2O3, данные картотеки PDF2 ICDDАнализ данных рентгеновской дифракции показал, что присутствуют толькорефлексы отражений, соответствующие структуре α-Fe2O3, что означает, чтополученный в ходе синтеза препарат представляет собой чистый оксид железа(III).573.2.3Определение размеров частиц оксида железа(III)Определение размеров частиц синтезированного оксида железа(III) былопроведенометодомсканирующейэлектронноймикроскопии(СЭМ),данныепредставляют собой микрофотографии кристаллов, составляющих препарат, изкоторых можно определить форму и размеры кристаллов, исходя из разрешенияфотографий.АБРисунок 13 – Изображение образца синтезированного оксида железа(III), полученноеметодом СЭМ при ускоряющем напряжении 2 кВ: А – увеличение 15000 раз, Б –увеличение 5068 раз.Рисунок 14 – Изображение агломератов частиц синтезированного оксида железа(III),полученное методом СЭМ при ускоряющем напряжении 5 кВ, увеличение 1000 раз.58Согласно полученным данным (п.
2.2.6), синтезированный оксид железа(III)представляет собой пористую структуру с размером частиц порядка 100-200 нм(рисунки 13, 14), образующих более крупные агломераты.3.2.4Исследование сорбции фосфорилированногожелеза(III) методом МАЛДИ масс-спектрометриипептиданаоксидеМеталл-аффинная хроматография в основном применяется в биоорганическоманализе, а именно в такой области, как фосфопротеомика, где объектами исследованияявляются фосфорилированные пептиды с молекулярными массами от 500 до 3000 Да,полученные в результате ферментативного гидролиза белков. Поэтому в качествемодельного объекта был выбран фосфорилированный пептид с аминокислотнойпоследовательностью SSNGHV(pY)EKLSSI и молекулярной массой 1499 Да.
Былопроведено исследование сорбции данного пептида на полученном оксиде железа(III) (п.2.2.10).ВБАРисунок 15 – МАЛДИ масс-спектры пептида SSNGHV(pY)EKLSSI: А – исходныйВобразец, Б – промывка 0.1% ТФУ, В – промывка 0.4M NH4OHУсловия проведения эксперимента соответствовали классическим условиямметалл-аффинной хроматографии: сорбцию пептида проводили в кислой среде (0.1%водный раствор трифторуксусной кислоты), десорбцию проводили с помощью59увеличениярН–0.4Мводнымрастворомаммиака.Вмасс-спектреэкспериментального образца, полученного после элюирования раствором аммиака, былдетектирован сигнал, соответствующий протонированной форме пептида (m/z 1500), ине был обнаружен сигнал, соответствующий его нефосфорилированной форме (m/z1420), в отличие от исходного раствора. В масс-спектре промывки практическиотсутствуют сигналы исследуемого пептида (рисунок 15).Таким образом, эксперимент, выполненный в таких условиях, полностьюдоказывает возможность использования синтезированного нанодисперсного оксидажелеза(III), в качестве металл-оксидного сорбента (МОС Fe(III)).3.3 Сравнение поверхностных свойств сорбентов3.3.1Определение электрокинетического потенциала МХСДля новых видов сорбентов для металл-аффинной хроматографии необходимоизучитьповерхностныесвойствасозданныхчастиц.Однимизпараметров,характеризующих электрические и структурные свойства поверхности, являетсяэлектрокинетическийпотенциал(ζ-потенциал).Приисследованииэлектрокинетических свойств мультимолекулярных структур и при интерпретацииполученных результатов, необходимо быть уверенным, что значения ζ-потенциала,который измеряется в широком диапазоне рН и концентраций фонового электролита,одинаковы для всех структур, полученных в одинаковых условиях, то есть поверхностьструктуры является постоянной от опыта к опыту.
Малейшее отклонение от заданныхусловий опыта может привести к изменению всей структуры и, в первую очередь, ееповерхности, поэтому измерения параллельно проводились для трех различных серий,поскольку совпадение результатов для трех независимых структур однозначносвидетельствует о постоянстве получаемой поверхности.Следует отметить, что исследуемые МХС не являются пленками ЛенгмюраБлоджетт в классическом понимании, поскольку получаются путем коллапсированияупорядоченных монослоев на поверхности водной субфазы. Поэтому было необходимовыяснить насколько отличаются поверхности структур, сформированных двумяразличными методами:– по методу Ленгмюра-Блоджетт (ζ-потенциал определяли методом потенциалатечения, п.
2.3.1),60– медленнымсжатием(коллапсированием)мономолекулярныхслоевнаповерхности водной субфазы с последующим диспергированием (ζ-потенциалопределяли методом микроэлектрофореза, п. 2.3.2).Для сравнения электрокинетических данных, полученных двумя методами, былипроведены исследования пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе стеарата кадмия.Стеарат кадмия был выбран из-за того, что для него хорошо известны и отработаныусловия его переноса на твердую подложку [109, 110].
Электрокинетическийпотенциал определяли, как в зависимости от рН электролита (таблица 7, рисунок 16),так и от его концентрации (таблица 8, рисунок 17).На рисунке 16 приведены зависимости электрокинетического потенциалакадмиевых пленок, полученных обоими методами. С увеличением рН фоновогоэлектролита в обоих случаях электрокинетический потенциал меняет знак (рН 3), чтоможет быть связано с частичной диссоциацией стеариновой кислоты, не перешедшей встеарат при формировании монослоя.
Далее наблюдается рост отрицательных значенийζ-потенциала с выходом на плато. Наличие положительных значений можно объяснитьадсорбцией ионов водорода на поверхности структуры.Таблица 7 – Зависимости электрокинетического потенциала от рН раствора дляразличных структур пленок на основе стеарата кадмия: коллапсированных монослоев ипленок Ленгмюра-БлоджеттрН Коллапсированные монослои Пленки Ленгмюра-Блоджеттξ, мВξ, мВ2.055502.753.0-1-24.0-43-225.0-45-406.0-47-487.0-50-518.0-52-5061Рисунок 16 – Зависимости электрокинетического потенциала от рН раствора дляструктур пленок на основе стеарата кадмия, полученные методом микроэлектрофорезадля коллапсированных монослоев и методом потенциала течения для пленокЛенгмюра-БлоджеттТаблица 8 – Зависимости электрокинетического потенциала от концентрации раствораэлектролитадляразличныхструктурпленокнаосновестеаратаколлапсированных монослоев и пленок Ленгмюра-Блоджетт-lg[Cd2+] Коллапсированные монослои Пленки Ленгмюра-Блоджеттξ, мВξ, мВ2.0-103.0-22-153.25-25-194.0-35-294.25-40-325.0-50-456.0-67кадмия:62Рисунок 17 – Зависимости электрокинетического потенциала от концентрации раствораэлектролита для пленок на основе стеарата кадмия, полученные методоммикроэлектрофореза для коллапсированных монослоев и методом потенциала течениядля пленок Ленгмюра-БлоджеттЗависимости электрокинетического потенциала от логарифма концентрациифонового электролита представлены на рисунке 17.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
