Collection of scientific papers “Surface”

Заведующий отделом   Телефон: + 380 44 422-96-09 Факс: + 380 44 424-35-67 E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

В отделе работает 16 специалистов, в том числе 1 доктор и 9 кандидата наук, 1 аспирант. В состав отдела входит лаборатория хемосорбции (зав. лаб. д.х.н., проф. Тертых В.А.). Сотрудниками подразделения опубликована 1 книга, отдельные главы в 4 коллективных монографиях, 170 научных статей, защищены 1 докторская и 4 кандидатские диссертации.

Направления исследований

Разработка научных основ направленного синтеза гибридных органо-неорганических материалов с использованием золь-гель и темплатного методов и мультикомпонентных систем. Такие гибридные материалы представляют значительный практический интерес для сорбционных технологий (селективное извлечение ионов токсичных и благородных металлов, редкоземельных и радиоактивных элементов; избирательное поглощение из пара и газов молекул органического происхождения), экоаналитической химии (контроль качества пищевых продуктов, питьевой воды), хроматографии (белков и т.п.), хемо- и биосенсорики (медицинская диагностика), катализа (например, создание селективных катализаторов с суперкислотными центрами), биотехнологии (ферментативные катализаторы).

Основные результаты за последние годы

С использованием золь-гель и темплатного методов разработаны методики одностадийного синтеза мезопористых кремнеземов с комплексообразующими и ионообменными группами (аминными, тиольными, аммонийными, тиомочевинными и фосфоновыми) в поверхностном слое. Методами силовой и электронной микроскопии установлено морфологию полученных гибридных органо-неорганических материалов; методами колебательной и твердотельной ЯМР спектроскопии показан состав, строение структурных единиц и особенности поведения поверхностного слоя. Изучены сорбционные свойства синтезированных материалов по отношению к ионам некоторых тяжелых, благородных металлов и актиноидов. Показано, что такие сорбенты относительно легко регенерируются без существенных изменений в их структуре и поверхностном слое.

Реакцией гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана с соответствующими трифункциональными силанами в аммиачной среде (модифицированный метод Штобера) получены сферические частицы диоксида кремния (средний диаметр 150-300 нм) с различными функциональными группами в поверхностном слое: гидрофобными фторсодержащими группами, амино- и серосодержащими комплексообразующими группами. Показано, что при использовании 1Н, 1Н, 2Н, 2Н-перфлуорооктилтриэтоксисилана результат реакции гидролитической поликонденсации (образование геля или частиц) зависит от концентрации аммиака в исходном растворе. Установлено, что в случае аминогрупп размер полученных частиц зависит от геометрических размеров и основности функциональной группы, а также порядка введения компонентов и времени перемешивания суспензии. Показано, что кремнеземные сферы с фторсодержащими группами поглощают бензол, с аминными группами сорбируют ионы никеля (II) и меди (II) из водных растворов, с тиольной группами - ионы серебра (I).

По разработанной методике на основе реакции гидролитической поликонденсации тетраэтоксисилана и соответствующих трифункциональных силанов на поверхность магнитных частиц Fe₃O₄ нанесены бифункциональные слои состава ≡Si(CH₂)₃NH₂/≡SiCH₃ и ≡Si(CH₂)₃NH₂/≡SiC₃H₇-н. Образование в поверхностном слое наночастиц магнетита каркаса полисилоксановых связей и присутствие связанных с ним функциональных групп (1.6-2.2 ммоль/г) подтверждается результатами ИК-спектроскопии и кислотно-основного титрования. Наличие в поверхностном слое наряду с аминными метильных (или н-пропильных) групп способствует повышению сорбционной емкости образцов по отношению к сывороточному альбумину человека. Полученные порошкообразные материалы сохраняют свои магнитные свойства и перспективны для использования в медицинской практике.

Установлены основные факторы, влияющие на величину связывания уреазы и холинэстеразы, сохранение активности этих ферментов при иммобилизации в полисилоксановых матрицах, на поверхности мезопористого кремнезема и магнетита, содержащих функциональные группы. Предложен вариант одностадийной иммобилизации уреазы на непористых полисилоксановых носителях с использованием реакции гидролитической поликонденсации алкоксисиланов, предусматривающий внесение нативного фермента в исходный реакционный раствор алкоксисиланов. Дальнейший ход реакции гидролитической поликонденсации обусловливает включение фермента в образовавшуюся полиорганосилоксановую матрицу. Иммобилизация уреазы происходит с высоким уровнем связывания фермента (50-90%), а его биологическая активность сохраняется на уровне 50-70%.

Реакция гидролитической поликонденсации трех- и тетрафункциональных силанов была использована для формирования активного слоя на поверхности плоских керамических мембран (на основе Al₂O₃). Методика предусматривает получение высокодисперсного золя путем кислотного гидролиза тетраэтоксисилана и 3-меркаптопропилтриметоксисилана. Установлено, что при соотношении в модифицирующем золе реагирующих компонентов «тетраэтоксисилан/3-меркаптопропилтриметоксисилан», равном 1:1 (мол.), на поверхности плоских керамических мембран наблюдается образование наночастиц размером 70 нм. ИК-спектроскопией подтверждено наличие в наночастицах полисилоксанового каркаса, а также присутствие комплексообразущих тиольных групп. Также такие мембраны были функционализованы полисилоксановыми и полисилсесквиоксановыми слоями, содержащими 3-аминопропильные группы. Микрофотографии, полученные с помощью СЭМ, свидетельствуют о формировании на поверхности мембран полисилоксанового слоя толщиной 0,35 нм и полисилсесквиоксанового слоя толщиной 4,4 нм. Данные ИК спектроскопии подтверждают наличие полисилоксанового каркаса и функциональных групп, введенных в ходе синтеза. Измерение краевого угла смачивания поверхности мембран показало, что гидрофильность активного слоя практически не зависит от типа используемого структурирующего агента (тетраэтоксисилан или 1,2-бис(триетоксисилил)этан), а при введении метильных групп гидрофобность поверхностного слоя увеличивается.

Сотрудники отдела

Дударко Оксана Анатольевна, кандидат химических наук, научный сотрудник,

тел.:+38 (044) 4229630; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Мельник Инна Васильевна, кандидат химических наук, старший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4229609;

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. ; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Назарчук Галина Ивановна, младший научный сотрудник,

тел.:+38 (044) 4229630; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Слесаренко Валерия Васильевна, ведущий инженер,

тел.:+38 (044) 4229630, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Столярчук Наталья Владимировна, младший научный сотрудник,

тел.:+38 (044) 4229630; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Томина Вероника Владимировна, ведущий инженер,

тел.:+38 (044) 4229609, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.  

Аспирант

Бойко Юлия Владимировна, тел.:+38 (044) 4229630, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Сотрудники лаборатории хемосорбции

Тертых Валентин Анатольевич, доктор химических наук,

главный научный сотрудник, тел.:+38 (044) 4229673;

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Больбух Юлия Николаевна, кандидат химических наук, старший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4249468; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Будняк Татьяна Николаевна, кандидат химических наук, младший научныйсотрудник,

тел.:+38 (044) 4249468, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Кузема Павел Александрович, кандидат химических наук, старший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4249468; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Козакевич Роман Борисович, кандидат химических наук, младший научный сотрудник,

тел.:+38 (044) 4249468; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Коробейник Алина Владимировна, доктор философии Университета в Брайтоне

(Великобритания), научный сотрудник, тел.:+38 (044) 4249468;

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Полищук Лилия Николаевна, кандидат химических наук, младший научный

сотрудник, тел.:+38 (044) 4249468; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Процак Ирина Станиславовна, кандидат химических наук, ведущий инженер,

тел.:+38 (044) 4249468, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Севостьянов Станислав Владимирович, ведущий инженер,

тел.:+38 (044) 4249468; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 Публикации последних лет:

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 ≡SiC₃H_7–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.