ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ АКТИВНОЙ КИСЛОТНОСТИ СРЕДЫ НА СТАБИЛЬНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ СЕЛЕНА

STUDY OF THE EFFECT OF THE ACTIVE ACIDITY OF THE MEDIUM ON THE STABILITY OF SELENIUM NANOPARTICLES

Andrey Blinov

Candidate of Technical Sciences, assistant professor, North Caucasus Federal University, Russia, Stavropol

Maglakelidze David

Student, laboratory assistant, North Caucasus Federal University, Russia, Stavropol

Yasnaya Maria

Candidate of Chemical Sciences, Assistant professor, North Caucasus Federal University, Russia, Stavropol

Olga Vishnitskaya

Student, North Caucasus Federal University, Russia, Stavropol

Аннотация. В работе исследовано влияния активной кислотности среды на наночастицы селена. Золи наночастиц селена проводили методом химического восстановления в водной среде. В результате исследований установлено, что в начальный момент времени pH среда незначительно влияет на радиус частиц. Также, установлено, что через неделю экспозиции в обоих образцах в диапазоне рН от 2 до 7 средний размер наночастиц изменяется не значительно. При увеличении значения pH от 8 в образцах наблюдается коагуляция частиц, приводящая к увеличению среднего гидродинамического радиуса.

Abstract. The work investigated the effect of the acidity of the medium on selenium nanoparticles. Sols of selenium nanoparticles by chemical reduction in an aqueous medium. As a result of the research, it was found that at the initial moment of time, pH insignificantly affects the radius of the particles. It was found that after a week of exposure in both samples in the pH range from 2 to 7, the average size also does not change significantly in the frequency of particles. With an increase in the pH value from 8, coagulation of particles is observed in the samples, leading to an increase in the average hydrodynamic radius.

Ключевые слова: селен; наночастицы; активная кислотность среды.

Keywords: selenium; nanoparticles; active acidity of the medium.

В современном мире наночастицы селена находят применение благодаря своим антитоксичным, противовоспалительным, противовирусным свойствам, а также обладает высокой биодоступностью и способностью приостанавливать развитие злокачественных опухолей [1, 2]. Ввиду перспективного использования данного материала, целью работы стало исследование влияния активной кислотности среды на наночастицы селена

Синтез золей наночастиц селена, проводили методом химического восстановления в водной среде [3, 4]. В качестве прекурсора использовали селенистую кислоту, в качестве стабилизатора выступал кокамидопропилбетаин, а в качестве восстановителя – аскорбиновая кислота. Для исследований получали образцы с положительно и отрицательно заряженными наночастицами селена. Положительный и отрицательный золи делили на 11 проб и в каждую добавляли 0,1 Н растворы HCl и NaOH для создания определенного значения активной кислотности среды от 2,21 до 11,98.

Определение среднего гидродинамического радиуса частиц проводилось методом динамического светорассеяния (ДРС) на приборе Photocor-Complex. Активную кислотность среды измеряли с помощью рН-метра-(иономера) «Эксперт-001» с использованием комбинированного рН-электрода ЭСК-10605/7 с термодатчиком.

На рисунке 1 представлена фотография положительного золя наночастиц селена с различными значениями активной кислотности среды.

Рисунок 1. Фотография положительного золя наноселена с различными значениями активной кислотности среды

Как видно из рисунка 1 влияние активной кислотности среды на стабильность раствора визуально не определяется. Анализ результатов фотонно-корреляционной спектроскопии показал, что средний гидродинамический радиус наночастиц селена составляет 12 ± 3 нм. На рисунке 2 представлена фотография отрицательного золя наночастиц селена с различными значениями активной кислотности среды.

Рисунок 2. Фотография отрицательного золя наноселена с различными активной кислотности среды

В результате анализа рисунка 2 установлено, что активная кислотность среды в диапазоне значений от 1,81 до 11,98 не оказывает влияния на стабильность образца наночастиц селена.

На рисунке 3 представлен график зависимости среднего гидродинамического радиуса наночастиц селена от активной кислотности среды через 1 неделю экспозиции для положительного золя наноселена.

Рисунок 3. График зависимости среднего гидродинамического радиуса частиц положительного золя наноселена от активной кислотности среды через неделю экспозиции

Анализ рисунка 3 показал, что при увеличении активной кислотности среды происходит увеличение радиуса наночастиц селена. В диапазоне рН от 2 до 7 средний размер наночастиц изменяется не значительно. В области значений рН выше 7 наблюдается коагуляция частиц. Максимальное значение гидродинамического радиуса наблюдается при рН = 9. Изменение размера и стабильности наночастиц селена при разных рН среды связано с тем, что в молекуле кокамидопропилбетаина присутствуют амино- и карбоксильные группы, позволяющие ему проявлять амфифильные свойства. В кислой среде происходит активация аминогрупп, а в щелочной среде – активация карбоксильных групп.

На рисунке 4 представлен график зависимости среднего гидродинамического радиуса наночастиц селена от активной кислотности среды через 1 неделю экспозиции для отрицательного золя наноселена.

Рисунок 4. График зависимости среднего гидродинамического радиуса частиц отрицательного золя наноселена от активной кислотности среды через неделю экспозиции

В результате анализа рисунка 4 установлено, что в диапазоне рН от 2 до 9 изменение частиц незначительно. При значении рН выше 9 частицы начинают коагулировать. Молекулы кокамидопропилбетаина находятся в слое противоионов и диффузионном слое. Заряд мицеллы определяется ионами селенистой кислоты. Изменение рН среды изменяет заряд кокамидопропилбетаина с положительного в кислой среде на отрицательный в щелочной среде. Приобретая отрицательный заряд, молекулы начинают отталкиваться от отрицательно заряженных ионов селенистой кислоты и диффундируют с поверхности наночастиц. Селенистая кислота, адсорбированная на поверхности наночастиц селена, нейтрализуется в щелочной среде, что приводит к потере устойчивости всей системы.

Таким образом, в ходе работы изучено влияние активной кислотности среды на золи наночастиц селена в начальный момент времени и через неделю экспозиции. В начальный момент времени pH среда не оказала существенного влияния на средний гидродинамический радиус селена. Также, установлено, что через неделю экспозиции в обоих образцах в диапазоне рН от 2 до 7 средний размер наночастиц изменяется не значительно. При увеличении значения pH от 8 в образцах наблюдается коагуляция частиц, приводящая к увеличению среднего гидродинамического радиуса.