Синтез и исследование дисперсных характеристик наночастиц селена, стабилизированных октадецилтриметиламмония бромидом
А.В. Блинов, Е.Д. Назаретова, З.А. Рехман, М.А. Пирогов, А.В. Самоволов, Д.Б. Голик
ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.805
Оригинальная статья
Аннотация: В рамках данной работы была проведена оптимизация синтеза и исследование дисперсных характеристик наночастиц селена, стабилизированных октадецилтриметиламмония бромидом, а также проведено исследование агрегативной устойчивости полученных наночастиц от активной кислотности pH среды. На первом этапе проводилось квантово-химическое моделирование процесса взаимодействия наночастиц селена, стабилизированных октадецилтриметиламмония бромидом, в результате которого установлено, что добавление октадецилтриметиламмония бромида формирует энергетически выгодное и химически стабильное взаимодействие. Взаимодействие октадецилтриметиламмония бромида с селеном проходит через четвертичную аминогруппу, является энергетически выгодным (ΔE > 2399 ккал/моль) и химически стабильным (0,031 ≤ η ≤ 0,057 эВ). Синтез проводили методом химического восстановления в водной среде. Готовили раствор селенистой кислоты и октадецилтриметиламмония бромида при постоянной температуре и перемешивании, отдельно готовили раствор восстановителя – селенистой кислоты и приливали к раствору прекурсора со стабилизатором. Оптимизацию синтеза проводили при помощи матрицы планирования эксперимента с вариацией концентраций параметров системы. Образцы исследовали методами фотонной корреляционной спектроскопии и акустической электронной спектроскопии. В
результате исследований было установлено, что оптимальный образец имеет средний гидродинамический диаметр, равный 36 нм, и значение ζ-потенциала – 46 мВ. Затем проводили исследование коагуляционной устойчивости наночастиц селена, стабилизированных октадецилтриметиламмония бромидом, по отношению к изменению активной кислотности pH среды. Для проведения исследования предварительно готовили буферные растворы со значениями pH от 1,81 до 11,98. Полученные образцы наночастиц селена, стабилизированные октадецилтриметиламмония бромидом, смешивали с буферными растворами в соотношении 1:1. В результате исследований полученных образцов было установлено, что изменение активной кислотности pH среды не оказывает значительного влияния на значения среднего гидродинамического диаметра и ζ-потенциала образцов на любом участке выбранного диапазона pH среды.
Ключевые слова: наночастицы селена, октадецилтриметиламмония бромид, акустическая электронная спектроскопия, фотонная корреляционная спектроскопия, оптимизация синтеза
- Блинов Андрей Владимирович – к.т.н., доцент, доцент департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Назаретова Екатерина Дмитриевна – лаборант департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Рехман Зафар Абдулович – преподаватель департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Пирогов Максим Александрович – лаборант департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Самоволов Артём Владимирович – ассистент кафедры переработки нефти и промышленной экологии факультета нефтегазовой инженерии, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
- Голик Дмитрий Борисович – лаборант департамента функциональных материалов и инженерного конструирования, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Ссылка для цитирования:
Блинов, А.В. Синтез и исследование дисперсных характеристик наночастиц селена, стабилизированных октадецилтриметиламмония бромидом / А.В. Блинов, Е.Д. Назаретова, З.А. Рехман, М.А. Пирогов, А.В. Самоволов, Д.Б. Голик // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 805-814. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.805. ⎘
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Мухутдинова, Г.М. Влияние селенового статуса на организм человека (литературный обзор) / Г.М. Мухутдинова, Е.Г. Гомзина, А.А. Имамов // Медицина и организация здравоохранения. – 2022. – Т. 7. – Вып. 4. – С. 126-135. DOI: 10.56871/MHCO.2022.44.59.012.
2. Миних, В.Б. Базовые аспекты метаболизма селена и биосинтеза селенопротеинов в организме человека / В.Б. Миних // Успехи биологической химии. – 2022. – Т. 62. – С. 369-390.
3. Пономарева, Е.А. Влияние дефицита и избытка селена на организм человека / Е.А. Пономарева, Н.Ю. Русецкая // Young people and science: results and perspectives. – 2023. – С. 165-166.
4. Мартинович, Г.Г. Активные формы кислорода в регуляции функций и свойств клеток: явления и механизмы / Г. Г. Мартинович. – Минск: Белорусский государственный университет, 2021. – 239 с.
5. Титов, А.Ф. Роль селена в жизнедеятельности растений, животных и человека / А.Ф. Титов, Н.М. Казина, Т.А. Карапетян и др. // Успехи современной биологии. – 2021. – Т. 141. – Вып. 5. – С. 443-456. DOI: 10.31857/S0042132421050094.
6. Liao, Q. Progress in selenium and genetics associated with Keshan disease / Q. Liao, C. Yan, N. Huang, X. Li // Journal of Trace Elements and Minerals. – 2024. – V. 7. – Art. № 100107. – 5 p. DOI: 10.1016/j.jtemin.2023.100107.
7. Li, S.J. Recent advances on selenium nutrition and Keshan disease / S.J. Li, A.W. Wang, K.L. Huang, Y. Yang // International Heart Journal. – 2024. – V. 65. – I. 2. – P. 173-179. DOI: 10.1536/ihj.23-628.
8. do Nascimento, C.W.A. Geopedology-climate interactions govern the spatial distribution of selenium in soils: A case study in northeastern Brazil / C.W.A. do Nascimento, F.B.V. da Silva, A. de Brito Fabricio Neta et al. // Geoderma. – 2021. – V. 399. – Art. № 115119. – 13 p. DOI: 10.1016/j.geoderma.2021.115119.
9. Рогачевская, А.В. Анализ селена в почве методом спектроскопии лазерно-индуцированной плазмы / А.В. Рогачевская // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. – 2024. – Вып. 9-4 (96). – С. 271-274. DOI: 10.24412/2500-1000-2024-9-4-271-274.
10. Feinberg, A. Reductions in the deposition of sulfur and selenium to agricultural soils pose risk of future nutrient deficiencies / A. Feinberg, A. Stenke, T. Peter et al. // Communications Earth & Environment. – 2021. – V. 2. – I. 1. – Art. № 101. – 8 p. DOI: 10.1038/s43247-021-00172-0.
11. Li, J. Geochemical characteristics, source analysis, influencing factors, and reserves of soil Selenium in Wuming, Guangxi, China // Environmental Geochemistry and Health. – 2024. – V. 46. –I. 7. – Art. no. 215. – 17 p. DOI: 10.1007/s10653-024-01999-0.
12. Ahmad, S. Multiple geochemical factors may cause iodine and selenium deficiency in Gilgit-Baltistan, Pakistan / S. Ahmad, E.H. Bailey, M. Arshad et al. // Environmental geochemistry and health. – 2021. – V. 43. – I. 11. – P. 4493-4513. DOI: 10.1007/s10653-021-00936-9.
13. Капрельянц, Л.В. Селенобогащенные биологически активные добавки / Л.В. Капрельянц, Н.С. Трегуб // Восточно-европейский научный журнал. – 2016. – Т. 11. – Вып. 3. – С. 82-87.
14. Панов, Д.А. Синтез и свойства наночастиц селена в матрице природных полисахаридов / Д.А. Панов, А.М. Кацев, А.В. Омельченко // Химия растительного сырья. – 2022. – Вып. 1. – С. 81-91. DOI: 10.14258/jcprm.2022019275.
15. Блинов, А.В. Наночастицы селена, стабилизированные хитозаном, для обогащения молочной продукции / А.В. Блинов, А.А. Гвозденко, А.А. Блинова и др. // Аграрная наука. – 2024. – Т. 1. – Вып. 9. С. 130-135. DOI: 10.32634/0869-8155-2024-386-9-130-135.
16. Блинов, А.В. Компьютерное квантово-химическое моделирование взаимодействия наночастиц селена с четвертичными аммониевыми соединениями / А.В. Блинов, М.А. Пирогов, А.А. Гвозденко и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – С. 357-366. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.357.
17. Zou, S. Direct electrochemical pathways for selenium reduction in aqueous solutions / S. Zou, M.S. Mauter // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. – 2021. – V. 9. – I. 5 – P. 2027-2036. DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c06585.
18. Pyrzynska, K. Biosynthesis of selenium nanoparticles using plant extracts / K. Pyrzynska, A. Sentkowska // Journal of Nanostructure in Chemistry. – 2022. – V. 12. – I. 4. – P. 467-480. DOI: 10.1007/s40097-021-00435-4.
19. Bisht, N. Selenium nanoparticles: A review on synthesis and biomedical applications / N. Bisht, P. Phalswal, P.K. Khanna // Materials Advances. – 2022. – V. 3. – I. 3. – P. 1415-1431. DOI: 10.1039/D1MA00639H.