Магнитные сорбенты

Содержание

Слайд 2

Композит – неоднорідний матеріал, що складається з двох або більшої кількості

Композит – неоднорідний матеріал, що складається з двох або більшої кількості

компонентів, які зв’язано між собою (хімічними зв’язками або іншим чином), але кожен компонент може бути чітко розрізнений (є межа розділу фаз).
Наявність зв’язку компонентів – відмінність композиту від механічної суміші. Композит поводить себе як єдине ціле.
Слайд 3

Створення композитів – ефективний і простий метод створення матеріалів з заданою

Створення композитів – ефективний і простий метод створення матеріалів з заданою

комбінацією властивостей.
У багатьох випадках властивість компоненту зберігається в складі композиту, але чисельна характеристика, що описує таку властивість, зменшується пропорційно вмісту такого компоненту.
Виключення: один з компонентів “протидіє” прояву певної властивості. Наприклад, введення люмінесцентних частинок в непрозору поглинаючу матрицю (вугілля) не призведе до створення люмінесцентного композиту.
Слайд 4

Переваги композитів перед індивідуальними речовинами: - простота “підбору” комбінації заданих властивостей,

Переваги композитів перед індивідуальними речовинами:
- простота “підбору” комбінації заданих властивостей, що

забезпечується підбором відповідних компонентів;
простота регулювання прояву заданої властивості, що забезпечується регулюванням вмісту компоненту;
як правило, можуть бути застосовані усі методи модифікації кожної окремої компоненти.
Слайд 5

Недоліки композитів у порівнянні з індивідуальними речовинами: майже неможливо впливали на

Недоліки композитів у порівнянні з індивідуальними речовинами:
майже неможливо впливали на одну

властивість через іншу властивість, оскільки “носії” таких властивостей є окремими фазами, а безпосередньо контактує лиша мала частка речовини з різних фаз.
Слайд 6

Чому композити саме наночастинок? “Перемішування” різних фаз на нанорівні дозволяє досягти

Чому композити саме наночастинок?
“Перемішування” різних фаз на нанорівні дозволяє досягти більшої

однорідності, збереження властивостей у меньшій частці композиту.
Приклади властивостей, які можуть бути комбіновані:
феро- або ферімагнетизм (рух в магнітному полі);
висока сорбційна ємність завдяки високій площі поверхні або специфічній пористій структурі;
люмінесценція (“квантові крапки”);
висока або специфічна каталітична активність;
“відгук” на дію певного реагенту.
Слайд 7

Приклади композитів: модифіковані наночастинки (наночастинка – домінуючий по компонент, задає дискретну

Приклади композитів:
модифіковані наночастинки (наночастинка – домінуючий по компонент, задає

дискретну будову усього композиту і певні властивості);
наночастинки в пористих матрицях;
зокрема, магнітні наночастинки в пористих матрицях.
Магнітні сорбенти - сорбенти, частинки яких здатні рухатися під дією зовнішнього магнітного поля. Здатність до "відгуку" на магнітне поле дозволяє застосовувати магнітні сорбенти в гетерогенних середовищах, оскільки для їх відокремлення не потрібне фільтрування системи.
Слайд 8

Multifunctional Magnetic Nanoparticles: Design, Synthesis, and Biomedical Applications J. Gao, H.

Multifunctional Magnetic Nanoparticles: Design,
Synthesis, and Biomedical Applications
J. Gao, H. Gu, B.

Xu
Acc. Chem. Res., 2009., 42, 1097-1107

Композити на основі дискретних наночастинок

Слайд 9

Приклади гомо- і гетерометалічних наночастинок, отриманих з неводних розчинів солей шляхом

Приклади гомо- і гетерометалічних наночастинок, отриманих з неводних розчинів солей шляхом

відновлення
B. L. Cushing, V. L. Kolesnichenko, C. J. O’Connor Chem. Rev. 2004, 104, 3893

a EG = етиленгліколь; DMF = диметилформамід; HAD = гексадециламін; THF = тетрагідрофуран; 1,2-PD = 1,2-пропандіол.
c MSA = меркаптобурштинова кислота; 3-APTMS = 3-(амінопропіл)триметоксісилан; PVP = полі(вінілпірролідон); DT = додекантіон.
d (A) = агломерати; (C) = колоїд/монодисперсні
e Оцінка з значення площа поверхні S(БЕТ) у припущенні про сферичну форму наночастинок)

Металічні наночастинки

Слайд 10

Формування оболонки на магнітних наночастинках Формування магнітних наночастинок в порах матриці

Формування оболонки на магнітних наночастинках

Формування магнітних наночастинок в порах матриці

(пори мають бути достатньо великими)

Формування суцільної пористої матриці на наночастинках (захоплення наночастинок)

Слайд 11

Магнітна компонента: Наночастинки Fe3O4 (суперпарамагнітні, ферімагнетики) Рецепторна компонента: Протеїн A Staphylococcus

Магнітна компонента:
Наночастинки Fe3O4 (суперпарамагнітні, ферімагнетики)
Рецепторна компонента:
Протеїн A Staphylococcus aureus, який здатен

оборотньо і селективно зв’язувати γ-імуноглобуліни
Методи дослідження "роботи сорбента":
Імуноглобуліни в розчині детектуються за допомогою сенсора плазмонного резонансу (ПР), вкритого протеїном А. Метод дозволяє визначати наявність іммуноглобулінів, їх відсутність, і оцінювати їх кількість.

С. В. Колотилов, П. Н. Болтовец, Б. А. Снопок, В. В. Павлищук
Теор. и эксперим. химия, 2006, 42, 204-209.

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Слайд 12

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4 Наночастинка Fe3O4 Наночастинка Fe3O4,

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Наночастинка
Fe3O4

Наночастинка Fe3O4, на якій

можуть бути імобілізовані органічні молекули
Слайд 13

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4 Створення “активного шару” –

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Створення “активного шару” –
1.

“Активація” наночастинок (створення шару гідратованого SnO2 на наночастинках).
2. Імобілізація протеїну А на активованих наночастинках.

Наночастинка Fe3O4, на якій можуть бути імобілізовані органічні молекули

Магнітний сорбент

Слайд 14

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Слайд 15

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4 Магнітний сорбент 1. Селективне

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Магнітний сорбент

1. Селективне зв’язування імуноглобулінів.
2.

Відокремлення магнітних наночастинок з імуноглобулінами під дією постійного магнітного поля

Відокремлення імуноглобулінів від наночастинок шляхом зміни рН розчину

Відокремлення магнітних наночастинок під дією магнітного поля

Слайд 16

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Слайд 17

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Слайд 18

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Магнітний сорбент на основі дискретних наночастинок Fe3O4

Слайд 19

S. V. Kolotilov, O. Shvets, O. Cador, N. Kasian, V. G.

S. V. Kolotilov, O. Shvets, O. Cador, N. Kasian, V. G.

Pavlov, L. Ouahab, V. G. Ilyin, V. V. Pavlishchuk J. Solid State Chem. 2006, 179, 8, 2426-2432

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці

Слайд 20

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці

Слайд 21

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці Дифрактограми композиту

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці

Дифрактограми
композиту є
суперпозицією

дифрактограм наночастинок і матриці
Слайд 22

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці

Слайд 23

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці

Магнітний сорбент на основі наночастинок Fe3O4 в пористій матриці

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Трикомпонентні композити Задача: розробити активний елемент сенсору, в якому змінюється концентрація

Трикомпонентні композити

Задача: розробити активний елемент сенсору, в якому змінюється концентрація “неспарених

електронів” (тобто інтенсивність сигналу ЕПР) в залежності від концентрації аналіту
Проблема: інтенсивність сигналу ЕПР є відносною величиною, що залежить навіть від положення ампули в спектрометрі
Вирішення проблеми: введення стандарту, інтенсивність сигналу якого не змінюється

Яковенко А.В, Колотілов С.В., Павліщук В.В.
Патент України 25750 U, 2007.

Слайд 27

Композит МСМ-41 / MnO / Вердазильний радикал Спектр ЕПР подвійного композиту

Композит МСМ-41 / MnO / Вердазильний радикал

Спектр ЕПР подвійного композиту на

основі
МСМ-41 та MnO.

Спектр ЕПР потрійного композиту на основі МСМ-41, 4-піридилвердазилу та MnC2O4.

Слайд 28

“Зникнення” неспареного електрону вердазильного радикалу під дією окисників або відновників

“Зникнення” неспареного електрону вердазильного радикалу під дією окисників або відновників