Каталітична активність вуглецевих наноматеріалів у реакції розкладання пероксиду лаурилу

  • D. M. Haliarnyk Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • D. S. Brychka 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
  • M. T. Kartel Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України

Анотація

Досліджено стабільність пероксиду лаурилу у розчинах толуолу, тетрахлорметану, діоксану, етилацетату та бензолу. Визначено каталітичну активність нанопористих (КАУ і СКН) і нанорозмірних (ВНТ) вуглецевих матеріалів, їхніх модифікованих форм (оксиген- та нітрогеновмісних) і ферменту каталази розрахунком констант Міхаеліса за даними кінетики розкладання пероксиду оптимізованою наважкою каталізатора. Встановлено, що активність каталізаторів зменшується у ряді: N-КАУ > N-ВНТ > N-СКН > СКН > СКНО > КАУo-NH2 > ВНТ > каталаза > КАУ > ВНТo > КАУо. Показано, що зміна каталітичної активності зразків не визначається структурними параметрами (питома поверхня, об‘єм пор), але залежить від хімії поверхні матеріалу (її оснóвність і присутність четвертинного нітрогену у структурі). Функціоналізація вуглецевих наноматеріалів гетероатомами оксигену призводить до зменшення, а нітрогену – збільшення їхньої каталітичної активності у реакції розкладання пероксиду лаурилу.

Посилання

1. Glevatska K.V., Glevatska O.M., Kartel M.T. Active carbon SCN and KAU enzyme like catalase activity estimation. Surface. 2009. 1(16): 70. [in Ukrainian].

2. Huang H.-H., Lu M.C., Chen J.N., Lee C.T. Catalytic decomposition of hydrogen peroxide and 4-chlorophenol in the presence of modified activated carbons. Chemosphere. 2003. 51(4): 935. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(03)00042-0

3. Lyavinets A.S. Kinetic features of decomposition of benzoyl peroxide in superbasic media. Russ. J. Gen. Chem. 2005. 75(5): 759. https://doi.org/10.1007/s11176-005-0314-y

4. Gagosz F., Moutrille C., Zard S.Z. A New tin-free source of amidyl radicals. Org. Lett. 2002. 4(16): 2707. https://doi.org/10.1021/ol026221m

5. Mirapeix A., Herrero-Martınez J.M., Mongay-Fernandez C., Simo´-Alfonso E.F. Lauroyl peroxide as thermal initiator of lauryl methacrylate monolithic columns for CEC. Electrophoresis. 2008. 29(21): 4399. https://doi.org/10.1002/elps.200800317

6. Mclamor W.M. Synthesis of some hydroxy alkylbenzoquinones. J. Am. Chem. Soc. 1951. 73(5): 2225. https://doi.org/10.1021/ja01149a088

7. Tsubota T., Ida S., Hirabayashi O., Nagaoka S., Nagataa M., Matsumoto Y. Chemical modification of diamond surface using a diacyl peroxide as radical initiator and CN group-containing compounds for the introduction of the CN group. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002. 4(15): 3881. https://doi.org/10.1039/b202345h

8. Peng H., Reverdy P., Khabashesku V.N., Margrave J.L. Sidewall functionalization of single-walled carbon nanotubes with organic peroxides. Chem. Commun. 2003. 0(3): 362. https://doi.org/10.1039/b209456h

9. Cass W.E. Decomposition of lauroyl peroxide in benzene and diethyl ether. J. Am. Chem. Soc. 1950. 72(11): 4915. https://doi.org/10.1021/ja01167a018

10. Abmayr D.W., Jr. Single-Walled Carbon Nanotubes: Induced Decomposition of Peroxide and Non-covalent Encapsulation into Water-Soluble PEG-eggs: a thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree Doctor of Philisophy. (Houston, Texas, 2009).

11. Glevatska K., Bakalinska O., Kartel M., Whitby R.L.D., Mikhalovsky S. Catalysis of hydrogen peroxide decomposition by nano-size carbon materials. Naukovi zapysky NaUKMA. Khimichni nauky ta tekhnolohiyi. 2010. 105: 15. [in Ukrainian].

12. Galyarnyk D., Bortnyk N., Bakalinska O., Palyanytsya B., Kulyk T., Kartel M. Decomposition of benzoyl peroxide by activated carbon SCN and KAU in nonaqueous media. Naukovi zapysky NaUKMA. Khimichni nauky ta tekhnolohiyi. 2015. 170: 59. [in Ukrainian].

13. Tarkovskaya I.A. Okislennyy ugol'. (Kyiv: Naukova dumka, 1981). [in Russian].

14. Zhuravsky S.V., Kartel M.T., Tarasenko Yu.O., Villar-Rodil S., Dobos G., Toth A., Tuscon J., Laszlo K. N containing carbons from styrene-divinylbenzene copolymer by urea treatment. Appl. Surf. Sci. 2012. 258(7): 2410. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.10.062

15. Glevatska K.V., Bakalinska O.M., Kartel M.T. Rozrobka efektyvnykh biokatalizatoriv na osnovi aktyvovanoho vuhillya iz immobilizovanoyu katalazoyu. Visnyk of the Lviv University. 2010. 51: 288. [in Ukrainian].

16. Keltsev N.V. Osnovy adsorbtsionnoy tekhniki. (Moscow: Khimiya, 1984). [in Russian].

17. Klymova V.A. Osnovnyye mikrometody analiza organicheskikh soyedineniy. (Moscow: Khimiya, 1967). [in Russian].

18. Alekseev V.N. Kolichestvennyy analiz. (Moscow: Khimiya, 1972). [in Russian].

19. Boehm H.P. Surface oxides on carbon and their analysis: a critical assessment. Carbon. 2002. 40(2): 145. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(01)00165-8

20. Lyalikov Yu.S. Fiziko-khimicheskiye metody analiza. (Moscow: Khimiya, 1973). [in Russian].

21. Berezin I.V., Klyachko N.L., Levashov A.V., Martinek K. Immobilizovannyye fermenty. (Moscow: Vysshaya shkola, 1987). [in Russian].

22. Glevatska K., Bakalinska O., Kartel M. Analysis, description and comparison of catalase like activity of SCN and KAU type carbon adsorbents. Naukovi zapysky NaUKMA. Khimichni nauky ta tekhnolohiyi. 2008. 79: 19. [in Ukrainian].

23. Strelko V.V., Nemoshkalenko V.V., Kartel N.T., Medvedev S.L. O sostoyanii atomov azota v grafitopodobnoy reshetke aktivnykh ugley. Adsorbtsiya i adsorbenty. 1983. 11: 76. [in Russian].

24. Figueiredo J.L., Pereira M.F.R. The role of surface chemistry in catalysis with carbons. Catal. Today. 2010. 150(1–2): 2. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2009.04.010

25. Raymundo-Pihero E., Cazorla-Amorós D., Linares-Solano A. The role of different nitrogen functional groups on the removal of SO2 from flue gases by N-doped activated carbon powders and fibres. Carbon. 2003. 41(10): 1925. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(03)00180-5

26. Boehm H.P., Mair G., Stoehr T., Rincón A.R., Tereczki B. Carbon as a catalyst in oxidation reactions and hydrogen halide elimination reactions. Fuel. 1984. 63(8): 1061. https://doi.org/10.1016/0016-2361(84)90188-1

27. Li K., Ling L., Lu C., Qiao W., Liu Z., Liu L., Mochida I. Catalytic removal of SO2 over ammonia-activated carbon fibers. Carbon. 2001. 39(12): 1803. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00320-1

28. Matter P.H., Zhang L., Ozkan U.S. The role of nanostructure in nitrogen-containing carbon catalysts for the oxygen reduction reaction. J. Catal. 2006. 239(1): 83. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2006.01.022

29. Lezanska M., Olejniczak A., Pacuła A., Szymański G., Włoch J. The influence of microporosity creation in highly mesoporous N-containing carbons obtained from chitosan on their catalytic and electrochemical properties. Catal. Today. 2014. 227: 223. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.11.011

Опубліковано
2016-10-06
Як цитувати
Haliarnyk, D. M., Brychka, D. S., Bakalinska, O. M., & Kartel, M. T. (2016). Каталітична активність вуглецевих наноматеріалів у реакції розкладання пероксиду лаурилу. Поверхня, (8(23), 137-146. https://doi.org/10.15407/Surface.2016.08.137
Розділ
Наноматеріали і нанотехнології