ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ДОПИРОВАННЫХ СЕРЕБРОМ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА:

Надежда Михайловна Микова; Анатолий Михайлович Жижаев; Иван Петрович Иванов; Борис Николаевич Кузнецов; Оксана Павловна  Таран

doi:10.14258/jcprm.20260319729

Надежда Михайловна Микова Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» Email: nm@icct.ru
Анатолий Михайлович Жижаев Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» Email: zhyzhaev@mail.ru
Иван Петрович Иванов Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Сибирский федеральный университет Email: ivanov@icct.ru
Борис Николаевич Кузнецов Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Сибирский федеральный университет Email: inm@icct.ru
Оксана Павловна Таран Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Сибирский федеральный университет Email: taran.op@icct.krasn.ru

https://doi.org/10.14258/jcprm.20260319729

Ключевые слова: хитозан, этаноллигнин, наноцелюлоза, AgNO3, биокомпозиты, карбонизация, морфология, строение

Аннотация

Предложен новый метод получения Ag-содержащих органических и углеродных композитных материалов на основе природных полимеров: хитозана, этаноллигнина и целлюлозного аэрогеля путем введения нитрата серебра в суспензию смесей полимеров на начальном этапе синтеза биокомпозитов. Биокомпозиты имеют губчатую структуру и являются преимущественно макропористыми. Хитозан-целлюлозные композиты имеют меньшую плотность (0.041–0.043 г/см³), чем хитозан-лигниновые образцы (0.058–0.061 г/см³). Методом инфракрасной спектроскопии подтверждено участие целлюлозы и этаноллигнина в формировании хитозан-полимерной матрицы за счет дополнительного образования водородных связей между аминогруппами хитозана и ОН-группами полимеров. Введенное в хитозан-целлюлозный композит серебро распределено по его поверхности в виде металлических частиц размером 50–70 мкм. Однако в случае хитозан-лигнинового композита отсутствуют частицы металлического серебра, вероятно, вследствие более прочного взаимодействия ионов серебра с лигнином. Карбонизацией Ag-содержащих хитозан-лигнинового и хитозан-целлюлозного биокомпозитов при 800 °С получены пористые углеродные композиты с удельной поверхностью 291 м²/г и 399 м²/г соответственно. Частичное восстановление введенных в хитозан-целлюлозный биокомпозит ионов серебра до металла Ag(0) происходит уже на стадии синтеза и полностью завершается при 800 °С. Карботермическое восстановление ионов серебра до наночастиц металлического серебра в хитозан-лигниновой матрице до агрегированных частиц серебра субмикронного размера происходит только при высокотемпературной обработке.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Надежда Михайловна Микова, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Анатолий Михайлович Жижаев, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Иван Петрович Иванов, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Сибирский федеральный университет

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Борис Николаевич Кузнецов, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Сибирский федеральный университет

доктор химических наук, руководитель научного направления, профессор кафедры органической и аналитической химии

Оксана Павловна Таран, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», Сибирский федеральный университет

доктор химических наук, профессор, заведующая лабораторией, главный научный сотрудник, заведующая кафедрой органической и аналитической химии

Литература

Vinod A., Sanjay M.R., Suchart S., Jyotishkumar P. Journal of Cleaner Production, 2020, vol. 258, 120978. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120978.

Díez-Pascual A.M. International Journal of Molecular Sciences, 2019, vol. 20, no 9, 2321. https://doi.org/10.3390/ijms20092321.

Kumar A., Biswal M., Mohanty S., Nayak S.K. Journal of Polymer Research, 2021, vol. 28, no. 12, 459. https://doi.org/10.1007/s10965-021-02788-4.

García M., Garmendia I., Garcı´a J. Journal of Applied Polymer Science, 2008, vol. 107, pp. 2994–3004. https://doi.org/10.1002/app.27519.

Kostag M., El Seoud O.A. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, 2021, vol. 2, 100079. https://doi.org/10.1016/j.carpta.2021.100079.

Thakur V.K., Voicu S.I. Carbohydrate Polymers, 2016, vol. 146, pp. 148–165. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.03.030.

dos Santos F.A., Iulianelli G.C.V., Tavares M.I.B. Materials Sciences and Applications, 2016, vol. 7, pp. 257–294. http://dx.doi.org/10.4236/msa.2016.75026.

Yang J., Duan J., Zhang L., Lindman B., Edlund H., Norgren M. Cellulose, 2016, vol. 23, no. 5, pp. 3105–3115. https://doi.org/10.1007/s10570-016-1029-4.

Karim Z., Mathew A.P., Grahn M., Mouzon J., Oksman K. Carbohydrate Polymers, 2014, vol. 112, pp. 668–676. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.06.048.

Bassas-Galia M., Follonier S., Pusnik M., Zinn M. Bioresorbable polymers for biomedical applications. Cambridge, 2017, pp. 31–64. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100262-9.00002-1.

Cai B., Zhong T., Chen P. et al. PloS ONE, 2018, vol. 13, no 10, 0206275. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206275.

Deng Z., Wang T., Chen X., Liu Y. Marine Life Science & Technology, 2020, vol. 2, pp. 398–413. https://doi.org/10.1007/s42995-020-00044-0.

Zhu X., Hou X., Ma B., Xu H., Yang Y. Carbohydrate Polymers, 2019, vol. 226, 115311. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115311.

Căprărescu S., Zgârian R.G., Tihan G.T., Purcar V., Totu E.E., Modrogan C., Chiriac A-L., Nicolae C.A. Polymers, 2020, vol. 12, no. 8, 1792. https://doi.org/10.3390/polym12081792.

Anisha B.S., Biswas R., Chennazhi K.P., Jayakumar R. International Journal of Biological Macromolecules, 2013, vol. 62, pp. 310–320. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.09.011.

Li D., Diao J., Zhang J., Liu J. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2011, vol. 11, pp. 4733–4738.

Zhang C.-w., Nair S.S., Chen H., Yan N., Farnood R., Li F.-y. Carbohydrate Polymers, 2020, vol. 230, 115626. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115626.

Csisz´ar E., Kun D., Temesv´ary-Kis F., Fekete E. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, 2025, vol. 9, 100743. https://doi.org/10.1016/j.carpta.2025.100743.

Kun D., Pukánszky B. European Polymer Journal, 2017, vol. 93, pp. 618–641. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.04.035.

Zhang Y., Jiang M., Zhang Y., Cao Q., Wang X., Han Y., Sun G., Li Y., Zhou J. Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl., 2019, vol. 104, 110002. https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110002.

Upton B.M., Kasko A.M. Chemical Reviews, 2016, vol. 116, no. 4, pp. 2275–2306. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00345.

Kuznetsov B.N., Ovchinnikova T.G., Taran O.P. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2026, no. 1, pp. 106–122. https://doi.org/10.14258/jcprm.20260118320. (in Russ.).

Mikova N.M., Zhizhayev A.M., Ivanov I.P., Fetisova O.Yu., Ovchinnikova T.G., Kuznetsov B.N. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Khimiya, 2026, vol. 19(1), pp. 37–50. (in Russ.).

Lee J.-H., Park S.-J. Carbon, 2020, vol. 163, pp. 1–18. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.02.073.

Yu S., Song S., Li R., Fang B. Nanoscale, 2020, vol. 12, no. 38, pp. 19536–19556. https://doi.org/10.1039/D0NR05050D.

Wang S., Li H., Wu M. Journal of Cleaner Production, 2021, vol. 303, no 2, 126825. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.126825.

Hu H., Wei W., Jiang Z., Sun W., Lv X., Xie J. Journal of Molecular Liquids, 2019, vol. 292, 111476. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111476.

Yu M., Li J., Wang L. Journal of Porous Materials, 2016, vol. 23, no. 4, pp. 997–1003. https://doi.org/10.1007/s10934-016-0157-4.

Gómez-Cápiro O., Hinkle A., Delgado A.M., Fernández C., Jiménez R., Arteaga-Pérez L.E. Catalysts, 2018, vol. 8, no. 9, 347. https://doi.org/10.3390/catal8090347.

Guo X., Zhang Q., Li Q., Yu H., Liu Y. Polymers, 2019, vol. 11, no. 1, 129. https://doi.org/10.3390/polym11010129.

Rosova E., Smirnova N., Dresvyanina E., Smirnova V., Vlasova E., Ivan’kova E., Sokolova M., Maslennikova T., Malafeev K., Kolbe K. Cosmetics, 2021, vol. 8, 24. https://doi.org/10.3390/cosmetics8010024.

Weinwurm F., Drijo A., Silva T.L.S., Friedl A. Chemical Engeneering Transactions, 2014, vol. 39, pp. 583–588. https://doi.org/10.3303/CET1439098.

Kuznetsov B.N., Vasil'yeva N.Yu., Mikova N.M., Zhizhayev A.M. Zhurnal SFU. Khimiya, 2022, vol. 15, no. 1, pp. 57–68. https://doi.org/10.17516/1998-2836-0271. (in Russ.).

Lv F., Wang C., Zhu P., Zhang C. Cellulose, 2014, vol. 21, 4405. https://doi.org/10.1007/s10570-014-0440-y.

Riaz A., Lei S., Akhtar H.M.S., Wan P., Chen D., Jabbar S., Abid M., Hashim M.M., Zeng X. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, vol. 114, pp. 547–555. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.03.126.

Duan J., Han C., Liu L., Jiang J., Li J., Li Y. Journal of Spectroscopy, 2015, 179258. https://doi.org/10.1155/2015/179258.

Mikova N.M., Fetisova O.Yu., Pavlenko N.I., Chesnokov N.V. Khimiya v interesakh ustoychivogo razvitiya, 2018, vol. 26, pp. 411–418. https://doi.org/10.15372/KhUR20180408. (in Russ.).

Mat Z.N., Stapley A.G.F., Shama G. Carbohydrate Polymers, 2014, vol. 112, pp. 195–202. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.05.081.

Mikhailidi A.M., Vlasova Ye.N., Saprykina N.N., Kotel'nikova N.Ye. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2023, no. 3, pp. 71−84. https://doi.org/10.14258/jcprm.20230312908. (in Russ.).