small isc logo

Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка

Національної академії наук України
(офіційний сайт)

Відділ хімії поверхні гібридних матеріалів

 


 

Завідувач відділу




      Телефон: + 38 (044) 422 96 09
Факс: + 38 (044) 424 35 67
   E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

У відділі працює 16 спеціалістів, серед них 1 доктор наук, 9 кандидатів наук і 1 аспірант. До складу відділу входить лабораторія хемосорбції (зав. лаб. д.х.н., проф. Тьортих В.А.). Співробітниками підрозділу опубліковано 1 книгу, окремі глави в 4 колективних монографіях, 170 наукових статей, захищено 1 докторську та 4 кандидатські дисертації.

 

Напрямки досліджень

Розробка наукових засад спрямованого синтезу гібридних органо-неорганічних матеріалів з використанням золь-гель та темплатного методів і мультикомпонентних систем. Такі гібридні матеріали представляють значний практичний інтерес для сорбційних технологій (селективне вилучення йонів токсичних та благородних металів, рідкісноземельних та радіоактивних елементів; вибіркове поглинання з пари та газів молекул органічного походження, екоаналітичної хімії (контроль якості харчових продуктів, питної води), хроматографії (білків тощо), хімо- і біосенсорики (медична діагностика), каталізу (створення селективних каталізаторів з суперкислотними центрами), біотехнології (ферментативні каталізатори).

 

Основні результати за останні роки

З використанням золь-гель та темплатного методів розроблено методики одностадійного синтезу мезопоруватих кремнеземів з комплексотвірними та іонообмінними групами (амінними, тіольними, амонійними, тіосечовинними та фосфоновими) в поверхневому шарі. Методами силової та електронної мікроскопії встановлено морфологію одержаних гібридних органо-неорганічних матеріалів; методами коливальної та твердотільної ЯМР спектроскопії показано склад, будову структурних одиниць та особливості поведінки поверхневого шару. Вивчено сорбційні властивості синтезованих матеріалів щодо йонів деяких важких, благородних металів та актиноїдів. Показано, що такі сорбенти відносно легко регенеруються без суттєвих змін в їх структурі і поверхневому шарі.

Реакцією гідролітичної співполіконденсації тетраетоксисилану з відповідними трифункціональними силанами в аміачному середовищі (модифікований метод Штобера) одержано сферичні частинки діоксиду кремнію (середній діаметр 150-300 нм) з різними функціональними групами в поверхневому шарі: гідрофобними фторовмісними групами, аміно- та сірковмісними комплексотвірними групами. Показано, що при використанні 1Н, 1Н, 2Н, 2Н-перфлуорооктилтриетоксисилану результат реакції гідролітичної поліконденсації (утворення гелю або частинок) залежить від концентрації аміаку у вихідному розчині. Встановлено, що у випадку аміногруп розмір отриманих частинок залежить від геометричних розмірів і основності функціональної групи, а також порядку введення компонентів та часу перемішування суспензії. Показано, що кремнеземні сфери з фторвмісними групи поглинають бензол, з амінними групами сорбують іони нікелю(II) та міді(II) з водних розчинів, з тіольними групами - іони срібла(I).

За розробленою методикою на основі реакції гідролітичної поліконденсації тетраетоксисилану та відповідних трифункціональних силанів на поверхню магнітних частинок Fe3O4 нанесено біфункціональні шари складу ≡Si(CH2)3NH2/≡SiCH3 та ≡Si(CH2)3NH2/≡SiC3H7-н. Утворення в поверхневому шарі наночастинок магнетиту каркаса полісилоксанових зв'язків та присутність зв'язаних з ним функціональних груп (1.6-2.2 ммоль/г) підтверджується результатами ІЧ спектроскопії та кислотно-основного титрування. Наявність в поверхневому шарі поряд з амінними метильних (або н-пропільних) груп сприяє підвищенню сорбційної ємності зразків щодо сироваткового альбуміну людини. Одержані порошкоподібні матеріали зберігають свої магнітні властивості і перспективні для використання в медичній практиці.

Встановлено основні чинники, які впливають на величину зв’язування уреази та холінестерази, збереження активності цих ферментів при іммобілізації в полісилоксанових матрицях, на поверхні мезопоруватого кремнезему та магнетиту, що містять функціональні групи. Запропоновано варіант одностадійної іммобілізації уреази на непористих полісилоксанових носіях з використанням реакції гідролітичної поліконденсації алкоксисиланів, що передбачає внесення нативного ферменту у вихідний реакційний розчин алкоксисиланів. Подальший перебіг реакції гідролітичної поліконденсації обумовлює включення ферменту в утворену поліорганосилоксанову матрицю. Іммобілізація уреази відбувається з високим рівнем зв’язування ферменту (50-90%), а його біологічна активність зберігається на рівні 50-70%.

Реакцію гідролітичної поліконденсації три- і тетрафункціональних силанів використано для формування активного шару на поверхні плоских керамічних мембран (на основі Al2O3). Методика передбачає одержання високодисперсного золю шляхом кислотного гідролізу тетраетоксисилану і 3-меркаптопропілтриметоксисилану. Встановлено, що при співвідношенні у модифікуючому золі реагуючих компонентів «тетраетоксисилан/3-меркапопропілтриметоксисилан», рівного 1:1 (мол.), на поверхні плоских керамічних мембран спостерігається утворення наночастинок розміром 70 нм. ІЧ спектроскопією підтверджено наявність в наночастинках полісилоксанового каркасу, а також присутність комплексотвірних тіольних груп. Також такі мембрани були функціоналізовані полісилоксановими і полісілсесквіоксановими шарами, що містять 3-амінопропільні групи. Мікрофотографії, отримані за допомогою СЕМ, свідчать про формування на поверхні мембран полісилоксанового шару товщиною 0,35 нм і полісілсесквіоксанового шару товщиною 4,4 нм. Дані ІЧ спектроскопії підтверджують наявність полісилоксанового каркасу і функціональних груп, введених в ході синтезу. Вимірювання крайового кута змочування поверхні мембран показало, що гідрофільність активного шару практично не залежить від типу використовуваного структуруючого агенту (тетраетоксісилан або 1,2-біс(триетоксісіліл)етан), а при введенні метильних груп гідрофобність поверхневого шару збільшується.

 

Співробітники відділу

Дударко Оксана Анатоліївна, кандидат хімічних наук, науковий співробітник,

тел.:+38 (044) 4229630; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Мельник Інна Василівна, кандидат хімічних наук, старший науковий

співробітник, тел.:+38 (044) 4229609;

e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. ; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Назарчук Галина Іванівна, молодший науковий співробітник,

тел.:+38 (044) 4229630; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Слєсаренко Валерія Василівна, провідний інженер,

тел.:+38 (044) 4229630, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Столярчук Наталія Володимирівна, молодший науковий співробітник,

тел.:+38 (044) 4229630; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Томіна Вероніка Володимирівна, провідний інженер,

тел.:+38 (044) 4229609, e-mail:   Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.   

 

Аспірант

Бойко Юлія Володимирівна, тел.:+38 (044) 4229630, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

Співробітники лабораторії хемосорбції

Тьортих Валентин Анатолійович, доктор хімічних наук,

головний науковий співробітник, тел.:+380 44 4229673;

e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. ; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Больбух Юлія Миколаївна, кандидат хімічних наук, старший науковий

співробітник, тел.:+380 44 4249468; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Будняк Тетяна Миколаївна, кандидат хімічних наук, молодший науковий співробітник,

тел.:+380 44 4249468, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Козакевич Роман Борисович, кандидат хімічних наук, науковий співробітник,

тел.:+380 44 4249468; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Коробейник Аліна Володимирівна, доктор філософії Університету в Брайтоні

(Велика Британія), науковий співробітник, тел.:+380 44 4249468;

e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Кузема Павло Олександрович, кандидат хімічних наук, старший науковий

співробітник, тел.:+380 44 4249468; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Поліщук Лілія Миколаївна, кандидат хімічних наук, молодший науковий

співробітник, тел.:+380 44 4249468; e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Процак Ірина Станіславівна,  кандидат хімічних наук, провідний інженер,

тел.:+380 44 4249468, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Севостьянов Станіслав Володимирович, провідний інженер, тел.:+380 44 4249468;

e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 

Публікації останніх років

1. R.P. Pogorilyi, I.V. Melnyk, Y.L. Zub, G.A. Seisenbaeva, V.G. Kessler. Immobilization of urease on magnetic nanoparticles coated by polysiloxane layers bearing thiol- or thiol- and alkyl-functions // J. Mater. Chem. B. – 2014. – 2. – Р.2694-2702

2. R.P. Pogorilyi, I.V. Melnyk, Y.L. Zub, S. Carlson, G. Daniel, P. Svedlindh, G.A. Seisenbaeva, V.G. Kessler. New product from old reaction: uniform magnetite nanoparticles from iron-mediated synthesis of alkali iodides and their protection from leaching in acidic media // RSC Advances. – 2014. – 4. – Р.22606-22612.

3. O.A. Dudarko, C. Gunathilake, V.V. Sliesarenko, Yu.L. Zub, M. Jaroniec. Microwave-assisted and conventional hydrothermal synthesis of ordered mesoporous silicas with P-containing functionalities // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects. – 2014. - 459. - P.4-10.

4. G.I. Nazarchuk, I.V. Melnyk, Yu.L. Zub, O.I. Mokridina, A.I. Vezentsev. Mesoporous silica containing ≡Si(CH2)3NHC(S)NHC2H5 functional groups in the surface layer // Journal of Colloid аnd Interface Science. – 2013. – 389. – P.15–120.

5. V.V. Sliesarenko, O.A. Dudarko, Y.L. Zub, G.A. Seisenbaeva, V.G. Kessler, P. Topka, O. Šolcova. One-pot synthesis of mesoporous SBA-15 containing protonated 3-aminopropyl groups // J. Porous Mater. – 2013. - V. 20. - P. 1315-1321.

6. R.P. Pogorilyi, I.V. Melnyk, Y.L. Zub, G.A. Seisenbaeva, V.G. Kessler, M. M.Shcherbatyik, A. Košak, A. Lobnik. Urease adsorption and activity on magnetite nanoparticles functionalized with monofunctional and bifunctional surface layers //Journal of Sol-Gel Science and Technology. – 2013. - V.68, №3. - P. 447-454.

7. I.V. Melnyk, Y.L. Zub. Preparation and characterisation of magnetic nanoparticles with bifunctional surface layer ≡Si(CH2)3NH2/≡SiCH3 (or ≡SiC3H7–n) // Microporous and Mesoporous Materials. – 2012. – V.154. – P.196–199.

8. I.V. Melnyk, V.P. Goncharyk, N.V. Stolyarchuk, L.I. Kozhara, А.S. Lunochkina, Yu.L. Zub, B. Alonso. Dy3+ sorption from water solutions by mesoporous silicas functionnalized by phosphonic acid groups // Journal of Porous Materials. – 2012. – V.19. – P.579–585.

9. I.V. Melnyk, M. Fatnassi, T. Cacciaguerra, Y.L. Zub and В. Alonso. Spray-dried porous silica microspheres functionalised by phosphonic acid groups // Microporous and Mesoporous Materials. – 2012. – V.152. – P.172–177.

10. V.V. Tomina, G.R. Yurchenko, A.K. Matkovsky, Yu.L. Zub, A. Kosak, A. Lobnik. Synthesis of polysiloxane xerogels with fluorine-containing groups in the surface layer and their sorption properties // Journal of Fluorine Chemistry. 2011. – 132. – Р.1146–1151.

11. Yu.L. Zub, N.V. Stolyarchuk, M. Barczhak, A. Dabrowski. Surface heterogeneity of polysiloxane xerogels functionalized by 3-aminopropyl group // Appl. Surf. Sc. – 2010. – V.256. – Р.5361–5364.

12. Г.И. Добрянская, В.П. Гончарик, Л.И. Кожара, Ю.Л. Зуб, A. Дабровский. Комплексообразование с участием ионов Hg(II) на поверхности полисилоксановых ксерогелей, функционализированных 3-меркаптопропильными группами // Координационная химия. – 2009. – Т. 35 – С.268–275.

13. I.V. Melnyk, Y.L. Zub, E. Véron, D. Massiot, T. Cacciagarra, B. Alonso. Spray-dried mesoporous silica microspheres with adjustable textures and pore surfaces homogenously covered by accessible thiol functions // J. Mater. Chem. – 2008. – 18. – P.1368–1382.

14. Yu.L. Zub, I.V. Melnyk, M.G. White, B. Alonso. Structural features of surface layers of bifunctional polysiloxane xerogels containing 3-aminopropyl groups and 3-mercaptopropyl groups // Ads. Sci. Technol. – 2008. – V. 26, No ½. – P.119–133.

 

 

 

Колективний договор