ПРАЦІ НАУКОВОГО ТОВАРИСТВА ім. ШЕВЧЕНКА

Хімічні науки

Архів / Том LXXVIII 2025

Оксана ДЕМЧИНА1, Галина ХОВАНЕЦЬ1, Тетяна ПОКИНЬБРОДА1, Наталя КОРЕЦЬКА1, Андрій ФЕДОРЧУК1, Павло ЛЮТИЙ2, Мар’яна ШЕПІДА2, Андрій КИЦЯ1

1Відділення фізико-хімії горючих копалин Інституту фізико-органічної хімії і вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України
вул. Наукова 3а, 79060 Львів, Україна
e-mail: demchynaoksana@ukr.net

2Національний університет “Львівська політехніка”
вул. Ст. Бандери, 12, 79013 Львів, Україна

DOI: https://doi.org/10.37827/ntsh.chem.2025.78.155

КАТАЛІТИЧНА ТА АНТИМІКРОБНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК Cu2O, ІМОБІЛІЗОВАНИХ НА ЦЕОЛІТНІЙ МАТРИЦІ

Досліджено адсорбцію йонів міді синтетичним цеолітом марки Na-A з метою оптимізації умов синтезу метал-цеолітних нанокомпозитів. З’ясовано, що ізотерма адсорбції йонів Cu2+ описується рівнянням Ленгмюра, а йонообмінна ємність цеоліту становить 1 ммоль/г. Наночастинки Cu2O отримували відновленням адсорбованих цеолітом іонів Cu2+ глюкозою у лужному середовищі. З використанням методів сканівної електронної мікроскопії (СЕМ), Х-променевої енергодисперсійної спектроскопії та порошкової дифракції Х-променів підтверджено, що отримані наночастинки рівномірно розподілені на поверхні носія, а їхній розмір становить 20–50 нм. На прикладі реакції окиснення метиленового синього пероксидом водню досліджена каталітична активність отриманого композита і розраховано ефективну константу швидкості процесу. Продемонстровано, що наночастинки міді, імобілізовані на поверхні цеоліту, виявляють фунгіцидну дію стосовно патогенів Candida utilis, Aspergillus niger та антибактеріальну дію щодо Staphylococcus aureus.

Ключові слова: Zeolite–Cu2O, адсорбція, система Фентона, антимікробна активність.

Література:

    1. Androshchuk H. O., Yamchuk A. V., Bereznyak N. V., Kvasha T. K., Musina L. A., Novitska H. V. Nanotechnology in the ХХІ century: strategic priorities and market approaches to implementation. Kyiv: UkrINTEI, 2011. 272 p. (in Ukrainian).
    2. Xu M., Wu C., Zhou Y. Advancements in the Fenton Process for Wastewater Treatment. In book: Advanced Oxidation Processes - Applications, Trends, and Prospects. Ch. 4. IntechOpen Ltd, 2020. (https://doi.org/10.5772/intechopen.90256).
    3. Hussain S., Aneggi E., Goi D. Catalytic activity of metals in heterogeneous Fenton-like oxidation of wastewater contaminants: a review. Environ. Chem. Lett. 2021. Vol. 19. P. 2405–2424. (https://doi.org/10.1007/s10311-021-01185-z).
    4. Makido O., Khovanets’ G., Kochubei V., Yevchuk I. Nanostructured Magnetically Sensitive Catalysts for the Fenton System: Obtaining, Research, Application. Chem. Chem. Techn. 2022. Vol. 16(2). P. 227–236. (https://doi.org/10.23939/chcht16.02.227).
    5. Medvedevskykh Y., Makido O., Khovanets’ G., Karpenko O., Pokynbroda T., Yevchuk I. Kurylets O. Investigation of the Adsorption Properties of a New Composite Catalyst for the Fenton System. Chem. Chem. Technol. 2024. Vol. 18(4). P. 474–484. (https://doi.org/10.23939/chcht18.04.474).
    6. Stoimenov P. K., Klinger R. L., Marchin G. L., Klabunde K. J. Metal Oxide Nanoparticles as Bactericidal Agents. Langmuir. 2002. Vol. 18(17). P. 6679–6686. (http://doi.org/10.1021/la0202374).
    7. Chen C. Y., Chiang C. L. Preparation of cotton fibers with antibacterial silver nanoparticles. Mater. Lett. 2008. Vol. 62(21). P. 3607–3609. (http://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.04.008).
    8. Santhoshkumar J., Agarwal H., Menon S., Rajeshkumar S., Venkat Kumar S. A Biological Synthesis of Copper Nanoparticles and Its Potential Applications. In Green Synthesis, Characterization and Applications of Nanoparticles. Amsterdam: Elsevier. 2019. P. 199–221. (https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102579-6.00009-5).
    9. Kordala N., Wyszkowski M. Zeolite Properties, Methods of Synthesis, and Selected Applications. Molecules. 2024. Vol. 29(5). Art. ID: 1069. (https://doi.org/10.3390/molecules29051069).
    10. Hu Z., Han J., Wei Y., Liu Z. Dynamic Evolution of Zeolite Framework and Metal-Zeolite Interface. ACS Catal. 2022. Vol. 12(9). P. 5060–5076. (https://doi.org/10.1021/acscatal.2c01233).
    11. Xu H., Wu P. New progress in zeolite synthesis and catalysis. Nat. Sci. Rev. 2022. Vol. 9(9). Art. ID: nwac045. (https://doi.org/10.1093/nsr/nwac045).
    12. Chai Y., Dai W., Wu G., Guan N., Li L. Confinement in a Zeolite and Zeolite Catalysis. Acc. Chem. Res. 2021. Vol. 54(13). P. 2894–2904. (https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00274).
    13. Issaabadi Z., Nasrollahzadeh M., Sajadi S. M. Green synthesis of the copper nanoparticles supported on bentonite and investigation of its catalytic activity. J. Clean. Product. 2017. Vol. 142(4). P. 3584–3591. (https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.10.109).
    14. Shameli K., Ahmad M. B., Zargar M., Yunus W. M. Z. W., Ibrahim N. A. Fabrication of silver nanoparticles doped in the zeolite framework and antibacterial activity. Int. J. Nanomed. 2011. Vol. 6. P. 331–341. (https://doi.org/10.2147/IJN.S16964).
    15. Llorens A., Lloret E., Picouet P. A., Trbojevich R., Fernandez A. Metallic-based micro and nanocomposites in food contact materials and active food packaging. Trends Food Sci. Technol. 2012. Vol. 24(1). P. 19–29. (https://doi.org/10.1016/j.tifs.2011.10.001).
    16. Salavati-Niasari M., Salimi Z., Bazarganipour M., Davar F. Synthesis, characterization and catalytic oxidation of cyclohexane using a novel host (zeolite-Y)/guest (binuclear transition metal complexes) nanocomposite materials. Inorg. Chim. Acta. 2009. Vol. 362(10). P. 3715–3724. (https://doi.org/10.1016/j.ica.2009.04.028).
    17. Ghanbari D., Sharifi S., Naraghi A., Nabiyouni G. Photo-degradation of azo-dyes by applicable magnetic zeolite Y–Silver–CoFe2O4 nanocomposites. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2016. Vol. 27(5). P. 5315–5323. (https://doi.org/10.1007/s10854-016-4430-8).
    18. Danish M., Gu X., Lu S., Ahmad A., Naqvi M., Farooq U., Xue Y. Efficient transformation of trichloroethylene activated through sodium percarbonate using heterogeneous zeolite supported nano zero valent iron-copper bimetallic composite. Chem. Eng. J. 2017. Vol. 308. P. 396–407. (https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.09.051).
    19. Dzyazko Yu. S., Rozhdestvenka L. M., Palchik O. V., Kudelko K. O., Yatsenko T. V., Ponomareva L. M. Zeolite-based nanocomposite modified with hydrated iron oxide (III) for removal of heavy metals. Ukr. Chem. J. 2022. Vol. 88(3). P. 28–39. (https://doi.org/10.33609/2708-129X.88.03.2022.28-39).
    20. Aeenjan F., Javanbakht V. Methylene blue removal from aqueous solution by magnetic clinoptilolite/chitosan/EDTA nanocomposite. Res. Chem. Intermed. 2018. Vol. 44(2). P. 1459–1483. (https://doi.org/10.1007/s11164-017-3179-x).
    21. Xie J., Wang Z., Wu D., Kong H. Synthesis and properties of zeolite/hydrated iron oxide composite from coal fly ash as efficient adsorbent to simultaneously retain cationic and anionic pollutants from water. Fuel. 2014. Vol. 116. P. 71–76. (https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.07.126).
    22. Kaur B., Srivastava R., Satpati B. Copper nanoparticles decorated polyaniline–zeolite nanocomposite for the nanomolar simultaneous detection of hydrazine and phenylhydrazine. Catal. Sci. Technol. 2016. Vol. 6(4). P. 1134–1145. (https://doi.org/10.1039/C5CY01064K).
    23. Akselrud L., Grin Y. WinCSD: software package for crystallographic calculations (Version 4). J. App. Crys. 2014. Vol. 47(2). P. 803–805. (https://doi.org/10.1107/S1600576714001058).
    24. Makido O., Khovanets' G., Kurylets O. Influence of the medium pH on the catalytic activity of the CuO-based catalyst in the Fenton system. Phys. Chem. Solid St. 2025. Vol. 26(2). P. 235–239. (https://doi.org/10.15330/pcss.26.2.235-239).
    25. Hudzicki J. Kirby-Bauer disk diffusion susceptibility test protocol. Washington DC: Amer. Soc. Microbiol. 2009. 23 p.
    26. Guo X., Wang J. Comparison of linearization methods for modeling the Langmuir adsorption isotherm. J. Molec. Liquids. 2019. Vol. 296. Art. ID: 111850. (https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111850).
    27. Monshi A., Foroughi M. R., Monshi M. R. Modified Scherrer equation to estimate more accurately nano-crystallite size using XRD. World J. Nanosci. Eng. 2012. Vol. 2. P. 154–160. (https://doi.org/10.4236%2fwjnse.2012.23020).

How to Cite

ДЕМЧИНА О., ХОВАНЕЦЬ Г., ПОКИНЬБРОДА Т., КОРЕЦЬКА Н., ФЕДОРЧУК А., ЛЮТИЙ П., ШЕПІДА М., КИЦЯ А. КАТАЛІТИЧНА ТА АНТИМІКРОБНА АКТИВНІСТЬ НАНОЧАСТИНОК Cu2O, ІМОБІЛІЗОВАНИХ НА ЦЕОЛІТНІЙ МАТРИЦІ. Праці НТШ. Хім. Наук. 2025. Т. 78. С. 143-155.

Завантажити файл