Впервые с помощью компьютерного квантово-химического моделирования показана возможность формирования поликомпонентных систем SiO - FeO, SiO -MnO и SiO - CuO путем адсорбции на поверхности микросфер SiO металлоксидного слоя, состоящего из наночастиц диоксида марганца (IV), смешанного оксида железа или наночастиц оксида меди (II). По результатам сканирующей электронной микроскопии установлено, что формирование металлоксидного слоя в образце SiO - FeO произошло наиболее равномерно среди всех представленных образцов поликомпонентных систем. В рамках квантовохимического моделирования установлено, что наиболее энергетически выгодным и стабильным является взаимодействие SiO с наночастицами FeO . For the first time, in this work, the possibility of forming multicomponent SiO -FeO, SiO -MnO and SiO - CuO systems by adsorption of a metal oxide layer consisting of nanoparticles of manganese (IV) dioxide, mixed iron oxide or nanoparticles of copper (II) oxide on the surface of SiO microspheres has been shown by means of a computer quantum-chemical simulation. According to the results of the scanning electron microscopy, it was found that formation of a metal oxide layer in the SiO - FeO sample occurred most uniformly among all the presented samples of multicomponent systems. Within the framework of quantum-chemical simulation, it was found that the most energetically favorable and stable was the interaction of SiO with FeO nanoparticles.
В рамках данной работы проведено исследование влияния мольного соотношения на размерные и структурные характеристики наночастиц гексацианоферрата кобальта. Синтез проводили химическим методом в водной среде с использованием гексацианоферрата калия и нитрата кобальта. В результате исследования образцов методом динамического рассеяния света получены значения гидродинамического радиуса наночастиц. Установлено, что минимальным размером (R = 76 нм) обладает образец с мольным соотношением K[Fe(CN)] : Co(NO) = 4 : 1. С помощью растровой электронной микроскопии установлено, что образцы гексацианоферрата кобальта представляют собой агрегаты неправильной формы, состоящие из наночастиц диаметром от 50 до 150 нм. В результате рентгенофазового анализа установлено, что образцы обладают гранецентрированной кубической кристаллической решеткой (Fm 3̅ m). По уравнению Дебая-Шеррера, средний размер кристаллитов в образцах составляет от 17 до 20 нм. In this work the influence of the molar ratio on the dimensional and structural characteristics of cobalt hexacyanoferrate nanoparticles was studied. The synthesis was carried out by chemical method in an aqueous medium using potassium hexacyanoferrate and cobalt nitrate. As a result of the study of samples by the method of dynamic light scattering, the values of the hydrodynamic radius of the samples were obtained. It was found that the minimum size (R = 76 nm) has a sample with a molar ratio K[Fe(CN)] : Co(NO) = 4 : 1. Scanning electron microscopy revealed that cobalt hexacyanoferrate samples are irregularly shaped aggregates consisting of nanoparticles with a diameter of 50 to 150 nm. As a result of X-ray phase analysis, it was found that the samples have a face-centered cubic crystal structure (Fm 3̅ m). According to the Debye-Scherrer equation, the average size of crystallites in the samples is from 17 to 20 nm.
В работе впервые представлены результаты исследования микроструктуры наночастиц диоксида марганца, стабилизированных серосодержащими аминокислотами. По результатам сканирующей электронной микроскопии обнаружено наличие в образцах наночастиц диаметром 15 - 30 нм. С помощью спектрофотомерии установлены оптимальные массовые соотношения прекурсоров для получения стабильных золей наночастиц диоксида марганца, которые составляют KMnO: метионин - 1:1 и KMnO: цистеин - 3:1. Исследование влияния активной кислотности среды на стабильность наночастиц диоксида марганца показало, что образцы MnO, полученные с использованием метионина, стабильны при 4 ≤ pH ≤ 11, а с использованием цистеина стабильны при 5 ≤ pH ≤ 8. In this work, for the first time the results of studying the microstructure of manganese dioxide nanoparticles stabilized with sulfur-containing amino acids are presented. According to the results of scanning electron microscopy, nanoparticles with a diameter of 15 - 30 nm were presented in the samples. The optimal mass ratios of precursors were established by means of spectrophotometry, to obtain stable sols of manganese dioxide nanoparticles. The optimal mass ratios were: KMnO : methionine - 1:1 and KMnO : cysteine - 3:1. Investigation of the effect of the medium active acidity on the stability of manganese dioxide nanoparticles showed that MnO samples obtained with methionine are stable at 4 ≤ pH ≤ 11, and with cysteine - at 5 ≤ pH ≤ 8 .
Сывороточные напитки в настоящее время являются не просто популярным функциональным продуктом, но и позволяют реализовать безотходность и экологичность производства, в частности переработку молочной сыворотки. Напитки на основе молочной сыворотки, бесспорно, способны положительно влиять как на эмоциональное состояние человека, так и физиологически благоприятно способствовать профилактике и оздоровлению населения различных возрастных групп. Представляют интерес не просто сывороточные напитки, а сокосодержащие, которые имеют приятный и освежающий вкус и наряду с этим дополнительно обогащены микро- и макроэлементами, витаминами. Традиционно яблочно-сывороточные напитки вырабатывают из восстановленных соков и сухой подсырной сыворотки. Технология получения концентрированных или сухих соков предусматривает термообработку, в процессе которой разрушаются витамины, в первую очередь витамин С и другие биологически активные вещества. Исследована возможность замены в технологии яблочно-сывороточных напитков тепловой обработки (пастеризации) микрофильтрацией. Проведены исследования по изучению воздействия противотока на слой отложений при микрофильтрации. На приборе Zetasizer изучено динамическое рассеяние света частицами. Изучение микрофильтрации яблочного сока осуществляли на модельных средах, содержащих элементы структуры яблочного сока. Для имитации различных фракций взвеси в яблочном соке яблоки вначале подвергали грубому измельчению, затем, после получения сока и разведения водой, подвергали куттерованию вращающимся на высоких оборотах ножом, после чего подвергали разрядно-искровой обработке. Установлено, что микрофильтрация позволяет очистить сок прямого отжима от взвешенных частиц и микроорганизмов и дальнейшее его использование в рецептуре сывороточных напитков обеспечивает стойкость продукта при хранении. Доказано, что микрофильтрация может быть успешно применена в технологии яблочно-сывороточных напитков, при использовании соков прямого отжима. В ходе проведения процесса фильтрации частицы яблочных выжимок и пектины образуют динамическую мембрану, которая дополнительно оказывает фильтрующее действие. Периодическое повышение скорости тангенциального потока над поверхностью мембраны позволяет очищать динамическую мембрану, а периодический противоток фильтрата является эффективным способом предотвращения засорения пор частицами. Whey drinks are currently not only a popular functional product, but also make it possible to implement waste-free and environmentally friendly production, in particular, whey processing. Drinks based on milk whey, undoubtedly, can positively influence both the emotional state of a person and physiologically favorably contribute to the prevention and improvement of the population of various age groups. Of interest are not just whey drinks, but juice-containing drinks, which have a pleasant and refreshing taste and, along with this, are additionally enriched with micro- and macroelements, vitamins. Traditionally, apple whey drinks are made from reconstituted juices and dry cheese whey. The technology for obtaining concentrated or dry juices involves heat treatment, during which vitamins are destroyed, primarily vitamin C and other biologically active substances. The possibility of replacing heat treatment (pasteurization) with microfiltration in the technology of apple-whey drinks has been studied. Studies have been carried out to study the effect of countercurrent on a layer of sediments during microfiltration. The dynamic scattering of light by particles was studied on the Zetasizer instrument. The study of apple juice microfiltration was carried out on model media containing elements of the structure of apple juice. To imitate various fractions of suspension in apple juice, apples were first subjected to coarse grinding, then, after obtaining juice and dilution with water, they were subjected to cuttering with a knife rotating at high speeds, after which they were subjected to discharge-spark processing. It has been established that microfiltration makes it possible to purify directly squeezed juice from suspended particles and microorganisms, and its further use in the formulation of whey drinks ensures the stability of the product during storage. It has been proven that microfiltration can be successfully applied in the technology of apple-whey drinks, when using direct-pressed juices. During the filtration process, apple pomace particles and pectins form a dynamic membrane, which additionally has a filtering effect. Periodically increasing the speed of the tangential flow over the membrane surface allows the dynamic membrane to be cleaned, and the periodic counterflow of the filtrate is an effective way to prevent particle clogging of the pores.
В рамках данной работы представлены результаты исследования влияния концентраций стабилизатора и прекурсора на процесс синтеза наночастиц серебра. В качестве прекурсора использован нитрат серебра, а в качестве стабилизатора -полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 200 до 600 Да. Синтез осуществляли методом химического восстановления в водной среде. Полученные образцы исследовали фотонно-корреляционной спектроскопией и спектрофотометрией. Установлено наличие характеристической полосы поглощения на 400 нм в спектрах поглощения всех образцов наноразмерного серебра, стабилизированного полиэтиленгликолем, что обусловлено возникновением поверхностного плазмонного резонанса у металлических наночастиц серебра. Также установлено, что при наибольшей и наименьшей концентрации стабилизатора, равных, соответственно, 0. 005 и 0,1 мас. %, в реакционной системе наблюдается формирование крупных частиц серебра со средним гидродинамическим радиусом от 132 до 1900 нм. В результате определены оптимальные параметры синтеза агрегативно устойчивых наночастиц серебра: концентрация нитрата серебра С (AgNO) = 0,05 M и концентрация полиэтиленгликоля, равная 0,01 - 0,05 %. Проведено компьютерное квантовохимическое моделирование. Установлено, что энергетически выгодным является взаимодействие атома серебра с концевой гидроксогруппой в молекуле полиэтиленгликоля в элементарном акте взаимодействия при стабилизации наночастиц серебра данным полимером. Данный тип взаимодействия характеризуется абсолютной химической жесткостью, равной ƞ = 0,146 эВ, и внутренней энергией E = -2048,34 ккал / моль. Within the framework of this work, the results are presented of a study of the effect of the concentrations of the stabilizer and precursor on the synthesis of silver nanoparticles. Silver nitrate was used as a precursor, and polyethylene glycol with a molecular weight from 200 to 600 Da was used as a stabilizer. The synthesis was carried out by the method of chemical reduction in an aqueous medium. The obtained samples were investigated by photon correlation spectroscopy and spectrophotometry. The presence of a characteristic absorption band at 400 nm in the absorption spectra of all samples of nanosized silver stabilized with polyethylene glycol was established, which is due to the appearance of surface plasmon resonance in metallic silver nanoparticles. It was also found that at the highest and lowest concentration of the stabilizer, equal, respectively, 0,005 and 0,1 mass. %, the formation of large silver particles with an average hydrodynamic radius from 132 to 1900 nm is observed in the reaction system. As a result, the optimal parameters for the synthesis of aggregatively stable silver nanoparticles were determined: the concentration of silver nitrate C(AgNO) = 0,05 M and the concentration of polyethylene glycol equal to 0,01 - 0,05 %. Computer quantum-chemical modeling is carried out. It is found that the interaction of the silver atom with the terminal hydroxogroup in the polyethylene glycol molecule in the elementary act of interaction during the stabilization of silver nanoparticles by this polymer is energetically advantageous. This type of interaction is characterized by an absolute chemical hardness equal to ƞ = 0,146, and an internal energy of E = -2048,34 kcal / mol.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.