Квантово-хімічне та експериментальне дослідження нітразинового жовтого на поверхні кремнезему
Анотація
У статті представлено результати дослідження спектральних характеристик (УФ-область) індикаторного барвника нітразинового жовтого (NY), адсорбованого на поверхні кремнійорганічних матеріалів. Експериментальні дані порівнюються з результатами теоретичних (квантово-хімічних) розрахунків.
В спектрах поглинання спостерігається значне розширення смуг поглинання NY, що обумовлено різноманіттям утворених комплексів барвника з поверхневими групами. Враховуючи, що поверхня кремнезему має складну будову, розглянуто кілька модельних сценаріїв, в яких поверхня кремнійорганічних матеріалів представлена характерними структурними особливостями, зокрема ізольованими групами Si(OH), віцинальними парами Si(OH)‑O‑Si(OH) та гемінальними групами Si(OH)₂.
Квантово-хімічні розрахунки були проведені з використанням ab initio теорії функціоналу густини, залежного від часу (TD-DFT), функціоналу CAM‑B3LYP та базисного набору LANL2DZ.
Одержані результати свідчать про задовільний опис впливу навколишнього середовища на спектри поглинання трьох форм нітразинового жовтого на поверхні кремнезему.
Завантаження
Посилання
Wenker H. Nitrazine Yellow, a New Indicator Ind. Eng. Chem. 1934, 26 (3), 350 https://doi.org/10.1021/ie50291a027
Wenker H., Elizabeth N.J. Azo Dyes. United States Patent 1975340, 1934
Sabnis R.W. Handbook of Acid-Base Indicators. CRC Press, New York. 2008, 398 p. https://doi.org/10.1201/9780849382192
Mao Z., Lu J., Lu Z., Wang Z., Zhou W. Reagent and method for identifying fresh and stale rice Chem. Abstr. 2006, 144, 232019.
Gutman I. R., Mil’man V. M., Vladimirskaya A.Y. Determination of the acidity of distillates of diesel fuels and kerosines. Chem. Abstr. 1968, 68, 61300.
Brown J. E., Diaz L., Christoff-Tempesta T., Nesbitt K. M., Reed-Betts J., Sanchez J., Davies K.W. Characterization of Nitrazine Yellow as a Photoacoustically Active pH Reporter Molecule Anal. Chem. 2015, 87(7), 3623–3630. https://doi.org/10.1021/ac503515k
Jonathan J. P., Almeida M. , Sray L., McKelvie I., Kolev S. Development of a micro-distillation microfluidic paper-based analytical device as a screening tool for total ammonia monitoring in freshwaters. Analytica Chemica Acta 2019, 1079, 120-128. https://doi.org/10.1016/j.aca.2019.05.050
Trovato V., Vitale A., Bongiovanni R., Ferri A., Rosace G., Plutino M.R. Development of a Nitrazine Yellow-glycidyl methacrylate coating onto cotton fabric through thermal-induced radical polymerization reactions: A simple approach towards wearable pH sensors applications. Cellulose 2021, 28(2), 3847–3868. https://doi.org/10.1007/s10570-021-03733-w
Van der Schueren L., De Meyer T., Steyaert I., Ceylan O., Hemelsoet K., Van Speybroeck V., De Clerck K. Polycaprolactone and polycaprolactone/chitosan nanofibres functionalised with the pH-sensitive dye Nitrazine Yellow. Carbohydrate Polymers 2013, 91 (1), 284-293. doi: 10.1016/j.carbpol.2012.08.003
Van der Schueren L., Hemelsoet K., Van Speybroeck V., De Clerck K. The influence of a polyamide matrix on the halochromic behaviour of the pH-sensitive azo dye Nitrazine Yellow. Dyes and Pigments 2012, 94 (3), 443-451. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2012.02.013
Ielo I., Giacobello F., Sfameni S., Rando G., Galletta M., Trovato V., Rosace G., Plutino M. R. Nanostructured Surface Finishing and Coatings: Functional Properties and Applications. Materials (Basel) 2021, 14(11), 2733. https://doi.org/10.3390/ma14112733
Guido E., Colleoni C., De Clerck K., Plutino M.R., Rosace G. Influence of catalyst in the synthesis of a cellulose based sensor: Kinetic study of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane epoxy ring opening by Lewis acid. Sens Actuators, B Chem. 2014, 203, 213–222. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.06.126
Христенко І. В., Іванов. В. В. Спектри поглинання індикатора нітразиновий жовтий. Експериментальні дані та квантовохімічні оцінки. Kharkiv University Bulletin. Chemical Series. 2024, 42(65), C. 68-76. https://doi.org/10.26565/2220-637X-2024-42-08
Gaussian 09, Revision A.02, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, X. Li, M. Caricato, A. Marenich, J. Bloino, B. G. Janesko, R. Gomperts, B. Mennucci, H. P. Hratchian, J. V. Ortiz, A. F. Izmaylov, J. L. Sonnenberg, D. Williams-Young, F. Ding, F. Lipparini, F. Egidi, J. Goings, B. Peng, A. Petrone, T. Henderson, D. Ranasinghe, V. G. Zakrzewski, J. Gao, N. Rega, G. Zheng, W. Liang, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, K. Throssell, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, T. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, J. M. Millam, M. Klene, C. Adamo, R. Cammi, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, O. Farkas, J. B. Foresman, and D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2016.
Onizhuk M.O., Panteleimonov A.V., Kholin Yu. V., Ivanov V.V. Dissociation constants of silanol groups of silic acids: quantum chemical estimations. Journal of Structural Chemistry 2018, 59(2), 261-271. https://doi.org/10.1134/S0022476618020026
Khristenko I.V., Panteleimonov A.V., Iliashenko R. Yu., Doroshenko A.O., Ivanov V.V., Tkachenko O.S., Benvenutti E.V., Kholin Yu.V. Heterogeneous polarity and surface acidity of silica-organic materials with fixed 1-n-propyl-3-methylimidazolium chloride as probed by solvatochromic and fluorescent dyes. Colloids and Surfaces A. 2018, 538, 280-286. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.11.018
