Каталазоподібна активність вуглецевих нанотрубок, декорованих нанооксидом церію

N. V. Bortnyk; A. V. Brichka; O. M. Bakalinska; S. Ya. Brichka; M. T. Kartel

N. V. Bortnyk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
A. V. Brichka 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
S. Ya. Brichka 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

Синтезовано серію матеріалів на основі вуглецевих нанотрубок та нанооксиду церію (ВНТ – СеО₂) за реакцією осадження нітрату церію у водному середовищі при кімнатній температурі без стабілізаторів. Вміст СеО₂в нанокомпозитах варіюється в межах 0,66 – 15,29 % мас. Досліджено каталітичну каталазоподібну активність нанооксиду церію, ВНТ та їх нанокомпозитів у реакції розкладання пероксиду водню при значеннях рН середовища 8 – 11. Знайдено екстремальну залежність каталітичної активності нанооксиду церію та церієвмісних нанокомпозитів від рН середовища з рН-оптимумом в межах 9,5 – 10,5. Встановлено, що збільшення вмісту СеО₂ у нанокомпозиті призводить до погіршення його каталітичних властивостей, що пояснюється агломерацією частинок нанооксиду, зменшенням їхньої питомої поверхні та поверхневих Се³⁺/Се⁴⁺ дефектів.

Посилання

Шекунова Т. О., Гиль Д. О., Иванова О. С., Иванов В. К., Третьяков Ю.Д. Синтез, биологическая и фотокаталитическая активность золей диоксида церия, стабилизированных цитрат-ионом // Наносистемы: физика, химия, математика. – 2013. – Т. 4 (1). – С. 83 – 89.

Trovarelli A. Catalysis by ceria and related materials. – London: Imperial College Press, 2002. – 508 p.

Goharshadi E. K., Elaheh K, Samiee S., Nancarrow P.. Fabrication of cerium oxide nanoparticles: Characterization and optical properties // Journal of Colloid and Interface Science. – 2011. – Vol. 356. – P. 473. – 480.

Heckert E. G., Karakoti A. S., Seal S., Self W. T. The role of cerium redox state in the SOD mimetic activity of nanoceria // Biomaterials. – 2008. – Vol. 29. – P. 2705 – 2709.

Hayat A., Cunningham J., Bulbul G., Andreescu S. Evaluation of the oxidase like activity of nanoceria and its application in colorimetric assays // Analytica Chimica Acta. – 2015. – Vol. 885. – P. 140 – 145.

Pirmohamed T., Dowding J. M., Singh S., Wasserman B., Heckert E., Karakoti A. S., King J. E., Seal S., Self W. T. Nanoceria exhibit redox state-dependent catalase mimetic activity // Chem Commun (Camb). – 2010. – Vol. 46 (16). – P. 2736 – 2738.

Vellard M. The enzyme as drug: application of enzymes as pharmaceuticals // Current Opinion in Biotechnology. – 2003. – V. 14. – P. 444 – 450.

Kirk O., Borchert T. V., Fuglsang C. C. Industrial enzyme applications // Current Opinion in Biotechnology. – 2002. – V. 13. – P. 345 – 351.

Chang Q., Deng K, Zhu L., Jiang G., Yu C., Tang H. Determination of hydrogen peroxide with the aid of peroxidase-like Fe3O4 magnetic nanoparticles as the // Microchim Acta. – 2009. – V. 165. – P. 299 – 305.

Natalio F., Andrй R., Hartog A. F., Stoll B., Jochum K. P., Wever R., Tremel W.Vanadium pentoxide nanoparticles mimic vanadium haloperoxidases and thwart biofilm formation // Nature Nanotechnology. – 2012. – Vol. 7. – P. 530 – 535.

He W., Liu Y., Yuan J., Yin J.-J., Wu X., Hu X., Zhang K., Liu J., Chen C., Ji Y., Guo Y. Au@Pt nanostructures as oxidase and peroxidase mimetics for use in immunoassays // Biomaterials. – 2011. – V. 32. – P. 1139 – 1147.

Song Y., Qu K., Zhao C., Ren J., Qu X. Graphene Oxide: Intrinsic Peroxidase Catalytic Activity and Its Application to Glucose Detection // Adv. Mater. – 2010. – Vol. 22. – P. 2206 – 2210.

Nicholls P. Classical catalase: Ancient and modern // Archives of Biochemistry and Biophysics. – 2012. – Vol. 525. – P. 96 – 101.

Mu J., Zhang L., Zhao M., Wang Y. Catalase Mimic Property of Co3O4 Nanomaterials with Different Morphology and Its Application as a Calcium SensorJianshuai // ACS Appl. Mater. Interfaces. – 2014. – V. 6. – P. 7090 – 7098.

Milek J., Wуjcik M., Verschelde W. Thermal stability for the effective use of commercial catalase // Pol. J. Chem. Tech. – 2014. – Vol. 16, № 4. – P. 75 – 79.

Щербаков А. Б., Жолобак Н. М., Иванов В. К., Третьяков Ю. Д., Спивак Н. Я. Наноматериалы на основе диоксида церия:свойства и перспективы использования в биологии и медицине // Біотехнологія. – 2011. – Т. 4, №1. – С.9 – 28.

Celardo I., Pedersen J. Z.,. Traversa E., Ghibelli L. Pharmacological potential of cerium oxide nanoparticles // Nanoscale. – 2011. – Vol. 3. – P. 1411 – 1420.

Voitko K., Tуth A., Demianenko E., Dobos G., Berke B., Bakalinska O., Grebenyuk A., Tombбcz E., Kuts V., Tarasenko Y., Kartel M., Lбszlу K. Catalytic performance of carbon nanotubes in H2O2 decomposition: Experimental and quantum chemical study // Journal of Colloid and Interface Science. – 2015. – Vol. 437. – P. 283 – 290.

Brichka S. Ya., Yanchuk I. B., Konchits A. A., Kolesnik S. P., Yefanov A. V., Brichka A. V., Kartel N. T. Decoration of carbon nanotubes with cerium (IV) oxide // Хімія, фізика та технологія поверхні. – 2011. – Т. 2, № 1. – С. 34–40.

Удовицкий В. Г. Методы оценки чистоты и характеризации свойств углеродных нанотрубок // Физическая инженерия поверхности. – 2009. – Т. 7, №. 4. – С. 351–373.