Красноярские ученые разработали новый композитный материал на основе нановолокон оксида алюминия и детонационных наноалмазов. Он недорог, прост в производстве и может обнаружить токсичные вещества, в частности фенол, в производственных сточных водах. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Nanoparticle Research.
Фенол — один из наиболее распространенных загрязнителей природных вод. Он используется в производстве пластмасс, фармацевтических препаратов, пестицидов и гербицидов. Существующие высокочувствительные методы определения фенола занимают много времени, требуют многоэтапных и трудоемких процедур пробоподготовки и использования дорогостоящего специализированного оборудования. В то же время для эффективного мониторинга промышленных сточных вод необходимы быстрые и недорогие методы идентификации опасных веществ.
Коллектив ученых из ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирского федерального университета разработал недорогой, простой в производстве и использовании композитный материал для обнаружения фенола в промышленных сточных водах. Он состоит из нановолокон оксида алюминия и детонационных наноалмазов.
Новый композит из нановолокон и наноалмазов. Фото Анастасии Тамаровской
Композит имеет сетчатую структуру, в которой кластеры наноалмазов распределены по поверхности нановолокон. Специалисты отмечают, что такие мембранные структуры обладают рядом преимуществ перед материалами из полимерных нановолокон. Например, это более высокая термическая и механическая стабильность, повышенная химическая и биологическая стойкость, простота очистки и более длительный срок службы.
«Процедура колориметрического анализа воды на содержание фенола с использованием полученного нами композита происходит следующим образом. На поверхность изготовленного композита, который имеет белый цвет, добавляется водный образец с предварительно внесенными реагентами. Если в образце присутствует фенол, наноалмазы в составе композита запускают цветную реакцию и композит окрашивается в малиновый цвет. Интенсивность цвета пропорциональна содержанию фенола в пробе и может быть легко оценена «на месте» по цветовой шкале», – объяснил один из соавторов работы научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат биологических наук Никита Олегович Ронжин.
Специалисты ФИЦ КНЦ СО РАН отмечают, что разработанный композит можно применять многократно, в серии как минимум из шести последовательных тестов. После каждого использования необходимо всего лишь промыть композитный диск деионизированной водой для удаления остатков компонентов реакции.
«Мы показали, что созданный материал позволяет легко выполнять колориметрический анализ для качественного и количественного определения фенола в воде. Тесты подтверждают, что композит можно использовать повторно, он сохраняет каталитическую функцию в течении года при хранении при комнатной температуре. Колориметрическое определение фенола и фенольных соединений очень многообещающе, поскольку результат теста виден невооруженным глазом. Количественная идентификация фенола может быть выполнена с помощью спектрофотометра, а анализ результата сделает специально созданная программа. В качестве альтернативы изображение цветного продукта можно снять камерой даже обычного телефона. Полученные результаты открывают перспективы для разработки нового класса систем индикации многоцелевого использования, например, 2D- и 3D-сенсоров. Кроме того, предлагаемый композит может быть использован в качестве матрицы-хозяина для иммобилизации ферментов, что создает предпосылки для создания новых многоразовых систем медицинской диагностики», — рассказал ведущий научный сотрудник Института вычислительного моделирования ФИЦ КНЦ СО РАН доктор физико-математических наук Илья Игоревич Рыжков.
Работа частично поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проект 18–29–19078).
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
