СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОЧАСТИЦ Ag-TiO2 ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В САМООЧИЩАЮЩИХСЯ ТКАНЯХ
Аннотация
В данной работе нанокомпозит Ag-TiO2 был синтезирован золь гель методом и охарактеризован с помощью полевой эмиссионной сканирующей электронной микроскопии (FE-SEM), рентгеновской дифракции (XRD) и УФ-видимой спектроскопии. Соотношение Ag+/Ti4+ существенно влияет на фазовый переход TiO2 из анатаза в рутил в нанокомпозите: содержание анатаза снижается с 94,9% до 52,6% при увеличении этого соотношения с 1,0 до 4,0%. Для дальнейших исследований выбрано исходное соотношение Ag+/Ti4+ 1,0% в связи с наибольшим содержанием TiO2 в фазе анатаза. Наночастицы достаточно монодисперсны и имеют сферическую форму со средним размером около 18-24 нм. Самоочищающаяся ткань из полиэстера (ПЭТ) была успешно модифицирована наночастицами Ag-TiO2 погружным методом. Нанокомпозит Ag-TiO2 был покрыт полиэтиленгликолем (ПЭГ) с размером 100-200 нм и нанесен на поверхность ткани ПЭТ. Была демонстрирована самоочищающаяся поверхность ткани благодаря гидрофобной поверхности по эффекту лотоса и фотокаталитической деградации родамина Б под действием солнечного света. Ткань ПЭТ, покрытая композитом Ag-TiO2, демонстрирует более сильную антибактериальную активность (зона ингибирования 1,3 см) по сравнению с тканью, покрытой только TiO2 (зона ингибирования 0,8 см). Результаты исследования показали, что после 6 ч облучения фотокаталитическая активность образца ткани Ag-TiO2/ПЭТ была значительно лучше, чем у образца ткани TiO2/ПЭТ. Способность превращаться из гидрофобного в гидрофильный особенно многообещающа для интереса к самоочищающимся поверхностям, текстильной промышленности и очистке окружающей среды.
Для цитирования:
Тхи Лан Фам, Тхи Нгоан Нгуен, Ван Куонг Буй, Ань Сон Нгуен, Чонг Хиен Дао, Тхи Тхюй Нгуен, Тхи Ми Хань Ле, Минь Нгок Нгуен, Фуонг Лан Ву, Дай Лам Тран Синтез и исследование наночастиц Ag-TiO2 для применения в самоочищающихся тканях. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 1. С. 128-135. DOI: 10.6060/ivkkt.20246701.6962.
Литература
Tudu B. K., Sinhamahapatra A., Kumar A. Surface modification of cotton fabric using TiO2 nanoparticles for selfcleaning. ACS Omega. 2000. V. 5. P. 7850-7860. DOI: 10.1021/acsomega.9b04067.
Shaha M. A., Pirzadab B. M., Priceb G., Shibirua A. L., Qurashi A. Applications of nanotechnology in smart textile industry: A critical review. J. Adv. Res. 2012. V. 38. P. 38-55. DOI: 10.1016/j.jare.2022.01.008.
Yetisen A. K., Qu Manbachi H. A., Butt H., Dokmeci M. R., Hinestroza J. P., Skorobogatiy M., Khademhosseini A., Yun S. H. Nanotechnology in textiles, ACS Nano. 2016. V. 3. P. 3042-3068. DOI: 10.1021/acsnano.5b08176
Temesgen A. G., Turşucular O. F., Eren R. and Uicay Y. Novel applications of nanotechnology in modification of textile fabrics properties and apparel. Int. J. Adv. Multidiscip. Res. 2018. V. 5(12). P. 49-58. DOI: 10.22192/ijamr.2018.05.12.005.
Joshi M., Bhattacharyya A. Nanotechnology – a new route to high-performance functional textiles. Text. Progr. 2011. V. 43. P. 155-233. DOI: 10.1080/00405167.2011.570027.
Xu Q., Zhang W., Dong C., Sreeprasad T. S. and Xia Z. Biomimetic self-cleaning surfaces: synthesis, mechanism and applications. J. R. Soc. Interf. 2016. V. 13 (122). P. 1742-5662. DOI: 10.1098/rsif.2016.0300.
Abbas M., Iftikhar H., Hasan M. M. and Nazir A. Surface coatings of TiO2 nanoparticles onto the designed fabrics for enhanced self-cleaning properties. Coatings. 2018. V. 8. P. 35. DOI: 10.3390/coatings8010035.
Hassabo A. G., El-Naggar M. E., Mohamed A. L., Hebeish A. A. Development of multifunctional modified cotton fabric with tricomponent nanoparticles of silver, copper and zinc oxide. Carbohydrate Polymers. 2019. V. 210. P. 144-156. DOI: j.carbpol.2019.01.066.
Sivakavinesan M., Vanaja M. and Annadurai G. Dyeing of cotton fabric materials with biogenic gold nanoparticles. Sci. Reports. 2021. V. 11(1). P. 13249. DOI: 10.1038/s41598-021-92662-6.
Li M., Farooq A., Jiang S., Zhang M., Mussana H., Liu L. Functionalization of cotton fabric with ZnO nanoparticles and cellulose nanofibrils for ultraviolet protection. Textile Res. J. 2021. V. 91. P. 2303. DOI: 10.1177/00405175211001807.
Rashid M. M., Simončič B., Tomšič B. Recent advances in TiO2-functionalized textile surfaces. Surf. Interfaces Surf. Interfaces. 2021. V. 22. P. 100890. DOI: 10.1016/j.surfin. 2020.100890.
Mishra A., Mehta A., Basu S. Clay supported TiO2 nano-particles for photocatalytic degradation of environmental pollutants: a review. J. Environ. Chem Eng. 2018. V. 6(5). P. 6088-6107. DOI: 10.1016/j.jece.2018.09.029.
Fouda M. M. G., Abdelsalam N. R. Gohar I. M. A., Amira E. M. H., Othman S. I., Zaitoun A. F., Allam A. A., Morsy O. M., El-Naggar M. Utilization of High throughput microcrystalline cellulose decorated silver nano-particles as an econematicide on root-knot nematodes. Colloids Surf. B Biointerfaces. 2020. V. 188. P. 110805. DOI: 10.1016/ j.colsurfb.2020.110805.
Marimuthu S., Antonisamy A. J., Sankar M., Rajendran K., Tsai P. C., Pugazhendhi A., Ponnusamy V. K. Silver nanoparticles in dye effluent treatment: a review on synthesis, treatment methods, mechanisms, photocatalytic degradation, toxic effects and mitigation of toxicity. J Photochem. Photobi-ol. B Biol. 2020. V. 205. P. 111823. DOI: 10.1016/ j.jphotobiol.2020.111823.
Hasan K. M. F., Kóczán Z., Horváth P. G., Bak M., Horváth A., Bejó L., Alpár T. Green synthesis of nanosilver using Fomes fomentarius mushroom extract over aramid fabrics with improved coloration effects. Textile Res. J. 2022. V. 92 (19-20). P. 3567-3578. DOI: 10.1177/00405175221086892.
Bogacheva N. V., Tarbeeva K. A., Ogorodova, N. Y. Development of step-by-step method for producing silver nano-particles by citrate method. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 5. P. 65-69.
Sanzone G., Zimbone M., Cacciato G., Ruffino F., Carles R., Privitera V., Grimaldi M. G. Ag/TiO2 nanocomposite for visible light-driven photocatalysis. Superlattice Microst. 2018. V. 123. P. 394-402. DOI: 10.1016/j.spmi.2018.09.028.
Hong D., Lyu L. M., Koga K., Shimoyama Y., Kon Y. Plasmonic Ag@TiO2 core–shell nanoparticles for enhanced CO2 photoconversion to CH4. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019. V. 7 (23). P. 18955-18964. DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b04345.
Hariharan D., Thangamuniyandi P., Christy A. J., Vasantharaja R., Selvakumar P., Sagadevan S., Puga-zhendhi A., Nehru L. C. Enhanced photocatalysis and anti-cancer activity of green hydrothermal synthesized Ag@TiO2 nanoparticles. J. Photochem. Photobiol. B. Biol. 2020. V. 202. P. 111636. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2019.111636.
Chao H.E., Yun Y.U., Xingfang H.U., Larbot A. Effect of silver doping on the phase transformation and grain growth of solgel titania powder. J. Eur. Ceram. Soc. 2003. V. 23. P. 1457–1464. DOI: 10.1016/S0955-2219(02)00356-4.
Suciu R. C., Zagrai M., Popa A., Toloman D., Berghian-Grosan C., Tudoran C., Stefan M. The Influence of Ag+/Ti4+ ratio on structural, optical and photocatalytic properties of MWCNT–TiO2–Ag nanocomposites. Inorganics. 2023. V. 11(6). P. 249. DOI: 10.3390/inorganics11060249.
Nguyen V. T., Tabish M., Yasin G., Bilal M., Nguyen T. H., Pham V. C., Nguyen T. P., Gupta R. K., Nguyen T. A. A facile strategy for the construction of TiO2/Ag nanohybrid-based polyethylene nanocomposite for antimicrobial applications. Nano-Struct. Nano-Objects. 2021. V. 25. P. 100671. DOI: 10.1016/j.nanoso.2021.100671.
Nguyen V. T., Vu V. T., Nguyen T. H., Nguyen T. A., Tran V. K. and Nguyen T. P. Antibacterial Activity of TiO2- and ZnO-Decorated with Silver Nanoparticles. J. Compos. Sci. 2019. V. 3(2). P. 61. DOI: 10.3390/jcs3020061.
Abualnaja K. M., Eassar M. R., Ghareeb R. Y., Ibrahim A. A., Abdelsalam N. R. Development of photo-induced Ag0/TiO2 nanocomposite coating for photocatalysis, self-cleaning and antimicrobial polyester fabric. J. Mater. Res. Technol. 2021. 15. P. 1513-1523. DOI: 10.1016/j.jmrt.2021.08.127.
da Silva D. J., Souza A. G., Ferreira G. D. S., Duran A., Cabral A. D., Fonseca F. L., Bueno R. F., Rosa D. S. Cotton fabrics decorated with antimicrobial Ag-coated TiO2 nanoparticles are unable to fully and rapidly eradicate SARS-CoV-2. ACS Appl. Nano Mater. 2021. V. 4 (12). P. 12949-12956. DOI: 10.1021/acsanm.1c03492.
