Vplyv humínových kyselín na stabilitu nanočastíc oxidu zinočnatého

Vplyv humínových kyselín na stabilitu nanočastíc oxidu zinočnatého

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
100%
Prevedenie (dizajn)
100%
Diskusná interakcia
100%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Martina Chovancová100%100%100%
Mgr. Eva Duborská100%100%-
ISBN: 978-80-972360-1-4

Vplyv humínových kyselín na stabilitu nanočastíc oxidu zinočnatého

Martin Šebesta1 , Martin Urík , Marek Kolenčík2 , Ivo Vávra3 , Edmund Dobročka , Marek Bujdoš , Peter Matúš
1 Ústav laboratórneho výskumu geomateriálov, Prírodovedecká Fakulta Univerzity Komenského, Bratislava, Slovenská republika
2 Katedra pedológie a geológie, Fakulta agrobiológie a potravinových zdrojov Slovenskej poľnohospodárskej univerzity, Nitra, Slovenská republika
3 Elektrotechnický ústav, Slovenská akadémia vied, Bratislava, Slovenská republika
sebestam@fns.uniba.sk

Jedny z najpoužívanejších syntetických nanočastíc (t.j. nanočastíc úmyselne vytvorených človekom) sú nanočastice oxidu zinočnatého (ZnO-NP). Oxid zinočnatý je používaný v mnohých priemyselných aplikáciách. Jeho nanočastice, kvôli menšej veľkosti, z toho vyplývajúcemu veľkému povrchu a  ľahkej manipulácii s tvarom nanočastíc predstavujú reaktívnejšiu formu, ktorá má často ďalšie vhodné vlastnosti oproti väčším časticiam toho istého zloženia. ZnO-NP sú okrem iného používané vo farbách a náteroch, v opaľovacích krémoch, v niektorých medicínskych mastiach, pridávajú sa do jedál pre zvýšenie obsahu zinku ako dôležitého mikronutrientu. Preto sa uvažuje aj o ich aplikácii na poľnohospodársky významné rastliny. ZnO-NP majú antimikrobiálne a antifugálne účinky a zároveň sú zdrojom biodostupného zinku pre rastliny. Z perspektívnych sa zdá byť využiteľná aj ich foliárna aplikácia (aplikácia na listy), kde sú suspenzie ZnO-NP striekané na nadzemné časti plodín. Takto sa nanočastice oxidu zinočnatého a zinok z nich uvoľnený dostáva do rastlín, ale aj do pôdy. Preto je dôležité vedieť ako sa správajú nanočastice v suspenziách napr. v destilovanej vode. Jednými z kľúčových organických zložiek pôdy sú humínové kyseliny. Humínové kyseliny sú prírodné organické látky, ktoré sa ľahko sorbujú na prírodné koloidy, ale aj na syntetické nanočastice, ktoré sa dostali do prírodných vôd, či pôd, kde často zvyšujú ich mobilitu v zložkách životného prostredia. Ich výhodou je, že sú prirodzenou súčasťou pôd a preto sú vhodné ako obal ZnO-NP, ktorý zlepšuje ich koloidnú stabilitu a nezaťažujúce životné prostredie. Štruktúra humínových kyselín pomáha znižovať agregáciu nanočastíc prostredníctvom elektrostatického a stérickeho odpudzovania sa medzi nanočasticami, čo je prospešné aj pri ich aplikácii v poľnohospodárstve. Z tohto dôvodu sa táto práca venuje sedimentácii, rozpúšťaniu a distribúcií veľkostných frakcií ZnO-NP vytvorených sol-gélovou syntézou, kde sa humínové kyseliny použili ako obal (HA-ZnO-NP) a na porovnanie sa vytvorili nanočastice bez obalu (p-ZnO-NP). Tieto nanočastice boli charakterizované pomocou práškovej röntgenovej difrakcie a transmisnej elektrónovej mikroskopie. Suspenzie HA-ZnO-NP a p-ZnO-NP v destilovanej vode sa analyzovali na rozpustenú frakciu, frakciu nanočastíc a malých agregátov medzi 1 a 450 nm a veľkých agregátov nad 450 nm hneď po ultrazvukovom kúpeli a 24 hodín po ňom. Taktiež sa pozorovala sedimentácia nanočastíc pomocou UV-vis spektrofotometra. HA-ZnO-NP sa po 24 hodinách rozpustili do menšej miery a ich väčšia časť sa nachádzala vo forme nanočastíc alebo malých agregátov do 450 nm. HA-ZnO-NP ako aj p-ZnO-NP sa pri 80 mg.l−1 v suspenzii  nachádzajú zväčša ako agregáty väčšie ako 450 nm. Sedimentácia HA-ZnO-NP bola hneď po ultrazvukovom kúpeli skoro zhodná so sedimentáciou p-ZnO-NP, ale po 24 hodinách bola sedimentácia HA-ZnO-NP pomalšia. Vplyv humínových kyselín na sedimentáciu a vytváranie agregátov ZnO-NP je dôležitý pri sledovaní ich transportu a transformácie v prírodných vodách a pôdach a tieto výsledky pomôžu s interpretáciou pri zložitejších experimentoch s retenciou nanočastíc v pôdnych systémoch.

Poďakovanie: 

Práca bola podporená UK grantom pre doktorandov a mladých vedeckých pracovníkov Univerzity Komenského UK/84/2017.

Zdroje: 

Diskusia