Розкладання пероксиду бензоїлу вуглецевими наноматеріалами у неводному середовищі

D. M. Galyarnyk; N. V. Bortnyk; O. M. Bakalinska; B. B. Palyanytsya; T. V. Kulyk; M. T. Kartel

D. M. Galyarnyk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
N. V. Bortnyk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
O. M. Bakalinska Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
B. B. Palyanytsya Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
T. V. Kulyk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
M. T. Kartel Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України

Анотація

Досліджена стабільність 5 % розчинів пероксиду протягом двох годин, яка спадає у ряді: етилацетат, ацетон, чотирьоххлористий вуглець, бутанол, оцтова кислота. Визначена каталітична здатність каталази, нанопоруватих (активоване вугілля типу СКН, КАУ) та нанорозмірних (багатошарові вуглецеві наноторубки) вуглецевих матеріалів, їх модифікованих форм (O- та N-вмісних) у реакції розкладання пероксиду бензоїлу у етилацетаті шляхом розрахунку констант Міхаеліса (K_М) за даними кінетики розкладання субстрату. Показано, що вуглецеві наноматеріали виявляють високу каталітичну здатність у неводному середовищі, що дорівнює, або перевищує активність фермента каталаза. Каталітична активність досліджених матеріалів зменшується у ряді: N-КАУ > N-ВНТ > N-СКН > ВНТ > СКН > СКНо > каталаза > KAУ, ВНТо > КАУо. Встановлено, що каталітична здатність досліджуваних зразків корелює зі зміною їх хімії поверхні. Введення Нітрогену в структуру вуглецевого наноматеріала збільшує, а окиснення знижує його каталітичну активність.

Посилання

Fidalgo B. Carbon materials as catalysts for decomposition and CO₂ reforming of methane: a review / B. Fidalgo // Chinese journal of catalysis. – 2011. – № 32. – Р. 207–216.

Stavitskaya S. S. Catalytic properties of carbon enterosorbents / S. S. Stavitskaya and V. V. Strelko // Theoretical and Experimental Chemistry. – 1995. – Vol. 31, № 2. – Р. 65–68.

Каталітичні (ензимоподібні) властивості багатошарових вуглецевих нанотрубок / К. В. Глевацька, О. М. Бакалінська, Ю. О. Тарасенко, Картель М.Т. // Вісник Харківського Національного університету. – 2010. - № 895. Хімія. Вип. 18 (41).- С. 248-255.

Biocatalyst activity in nonaqueous enviroments correlated with centisecond-range protein motion / R. K. Eppler, E. P. Hudson,S. D. Chase, J. S. Dordick, J. A. Reimer, D. S. Clark // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 2008. – Vol. 105, № 41. – Р. 15672–15677.

Lee M.-Y. Enzyme activation for nonaqueous media / M.-Y. Lee, J. S. Dordick // Current opinion in Biotechnology. – 2002. – № 13. – Р. 376–384.

Non-Aqueous Biocatalysis in Heterogeneous Solvent Systems / N. Krieger, T. Bhatnagar, J. C. Baratti, A. M. Baron, V.M. de Lima, David Mitchell // Food Technol. Biotechnol. – 2004. – Vol. 4, № 42. – Р. 279–286.

Krishna S. H. Developments and trends in enzyme catalysis in nonconventional media / S. H. Krishna // Biotechnology Advances. – 2002. – № 20. – Р. 239–267.

Trogadas P. Carbon as catalyst and support for electrochemical energy conversion / P. Trogadas, T. F. Fuller, P. Strasser // Carbon. – 2014. – № 75. – Р. 5–42.

Глевацька К. Розробка ефективних біокаталізаторів на основі активованого вугілля із іммобілізованою каталазою / К. Глевацька, О. Бакалінська, М. Картель // Вісник Львівського університету. – 2010. – Вип. 51. – С. 288–294.

Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники / Н. В. Кельцев – М.: Химия, 1984. – 592 с.

Климова В. А. Основные микрометоды анализа органических соединений / В. А. Климова.– Москва: Химия, 1967. – 208 с.

Алексеев В. Н. Количественный анализ / В. Н. Алексеев. – Москва: Химия, 1972. – 504 с.

Boehm H. P. Surface oxides on carbon and their analysis: a critical assessment / H. P. Boehm // Carbon. – 2002. – Vol. 40. – P. 145–149.

Hoffman R. V. p-Nitrobenzenesulfonyl Peroxide / R. V. Hoffman // e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. – 2001. – Р. 1–2.

Ляликов Ю. С. Физико-химические методы анализа / Ю. С. Ляликов. – Москва: Химия, 1973. – 536 с.

Глевацька К. В. Дослідження, опис та порівняння каталазної активності вуглецевих сорбентів типу СКН та КАУ / К. В. Глевацька, О. М. Бакалінська, М. Т. Картель // Наукові записки НаУКМА, Хімічні науки і технології.– 2008.– T. 79.– С. 19–23.

Покровський В. О. Десорбційна мас-спектрометрія: фізика, фізична хімія, хімія поверхні / В. О. Покровський // Вісник НАН України. – 2012. – № 12. – С. 28–43.

Стрелко В. В. О состоянии атомов азота в графитоподобной решетке активных углей / В. В. Стрелко, В. В. Немошкаленко, Н. Т. Картель, С.Л.Медведев // Адсорбция и адсорбенты.– 1983.– Вып. 11.– С. 76–80.

Лявинець О. С. Вплив розчинників на гетерогенно-каталітичний розклад пероксиду бензоїлу за наявності ванадій (V) оксиду / О. С. Лявинець, А. Ф. Чобан, Н. І. Якович// Науковий вісник Чернівецького університету. – 2012. – № 606: Хімія. – С. 58–64.

Hongo T. Stability of benzoyl peroxide in methyl alcohol / T. Hongo, S. Hikage, and A. Sato // Dental Material Journal. – 2006. – Vol. 2, № 25. – Р. 298–302.

Bortnik N. V. Benzoyl Peroxide Decomposition by Carbon Nanomaterials / N. V. Bortnik, D. M. Galyarnik, T. V. Kulyk, Palyanytsya B.B., Bakalinska O.M., Kartel M.T. // 34th International Conference on Vacuum Microbalance and Thermoanalytical Techniques (ICVMTT 34) and International Conference “Modern Problems of Surface Chemistry”. Kyiv (Ukraine). – 2014. – P. 29.