Method of Preparation, Study of the Structure and Mechanical Properties of the Composite Material “Chitosan–Titanium Dioxide” for Agricultural Use

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Bioprotective materials for agriculture are an important part of the modern world. A wide range of different compounds are used for their development. For example, titanium dioxide, in addition to its protective properties, has a positive effect on the digestibility of nutrients, improves the efficiency of fertilizers and, accordingly, reduces their consumption, which is especially important in the modern world. However, direct injection of titanium dioxide is ineffective due to the processes of its loss. The best option is a prolonged isolation that provides the required concentration of titanium dioxide in the soil for the plant. The introduction of titanium dioxide into the polymer matrix can solve this problem by gradual release. In turn, such a polymer matrix has a number of requirements for their properties. A possible solution may be chitosan – a non-toxic, non-immunogenic, antimicrobial, biologically safe and biodegradable material. The paper considers the preparation of the composite material “chitosan–titanium dioxide” in granular form. The efficiency of a material with mass ratios of chitosan to titanium dioxide of 1 : 1, 2 : 1 and 3 : 1, as well as chitosan without titanium dioxide, has been studied. The structure and mechanical properties of the obtained composite materials are investigated.

作者简介

A. Baikin

Institute of Metallurgy and Materials Science named after. A.A. Baykova RAS

编辑信件的主要联系方式.
Email: vniif@vniif.ru
Russia, 119332, Moscow, Leninsky Prospekt, 49

A. Glinushkin

The All-Russian Research Institute of Phytopathology

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 143050, Moscow region, Odintsovo, r.p. Bolshye Vyazemy, Institute ul., vlad. 5

S. Zhelezova

The All-Russian Research Institute of Phytopathology

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 143050, Moscow region, Odintsovo, r.p. Bolshye Vyazemy, Institute ul., vlad. 5

E. Stepanova

The All-Russian Research Institute of Phytopathology

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 143050, Moscow region, Odintsovo, r.p. Bolshye Vyazemy, Institute ul., vlad. 5

E. Sevostyanova

The All-Russian Research Institute of Phytopathology

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 143050, Moscow region, Odintsovo, r.p. Bolshye Vyazemy, Institute ul., vlad. 5

S. Konushkin

Institute of Metallurgy and Materials Science named after. A.A. Baykova RAS

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 119332, Moscow, Leninsky Prospekt, 49

K. Sergienko

Institute of Metallurgy and Materials Science named after. A.A. Baykova RAS

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 119332, Moscow, Leninsky Prospekt, 49

E. Nasakin

Institute of Metallurgy and Materials Science named after. A.A. Baykova RAS

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 119332, Moscow, Leninsky Prospekt, 49

M. Kaplan

Institute of Metallurgy and Materials Science named after. A.A. Baykova RAS

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 119332, Moscow, Leninsky Prospekt, 49

A. Mikhailova

Institute of Metallurgy and Materials Science named after. A.A. Baykova RAS; The All-Russian Research Institute of Phytopathology

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 119332, Moscow, Leninsky Prospekt, 49; Russia, 143050, Moscow region, Odintsovo, r.p. Bolshye Vyazemy, Institute ul., vlad. 5

A. Melnikov

Institute of Metallurgy and Materials Science named after. A.A. Baykova RAS

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 119332, Moscow, Leninsky Prospekt, 49

M. Sevostyanov

Institute of Metallurgy and Materials Science named after. A.A. Baykova RAS; The All-Russian Research Institute of Phytopathology

Email: vniif@vniif.ru
Russia, 119332, Moscow, Leninsky Prospekt, 49; Russia, 143050, Moscow region, Odintsovo, r.p. Bolshye Vyazemy, Institute ul., vlad. 5

参考

  1. Stanley N., Mahanty B. Preparation and characterization of biogenic CaCO3-reinforced polyvinyl alcohol-alginate hydrogel as controlled-release urea formulation // Polym. Bull. 2019. V. 77. P. 529–540.
  2. Vishwakarma K., Upadhyay N., Kumar N., Tripathi D.K., Chauhan D.K., Sharma S., Sahi S. Potential applications and avenues of nanotechnology in sustainable agriculture // Academic Press. 2018. V. 1. P. 473–500.
  3. Babadi F.E., Yunus R., Rashid S.A., Salleh M.M., Ali S. New coating formulation for the slow release of urea using a mixture of gypsum and dolomitic limestone // Particuology. 2015. V. 23. P. 62–67.
  4. Sim D.H.H., Tan I.A.W., Lim L.L.P., Hameed B.H. Encapsulated biochar-based sustained release fertilizer for precision agriculture. A review // J. Cleaner Product. 20 June 2021. V. 303. 127018. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.127018
  5. Liu R., Lal R. Potentials of engineered nanoparticles as fertilizers for increasing agronomic productions // Sci. Total Environ. 2015. V. 514. P. 131–139.
  6. Dimkpa C.O., Bindraban P.S. Nanofertilizers: new products for the industry? // J. Agric. Food Chem. 2017. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b02150
  7. Kah M., Kookana R.S., Gogos A., Bucheli T.D. A critical evaluation of nanopesticides and nanofertilizers against their conventional analogues // Nat. Nanotechnol. 2018. https://doi.org/10.1038/s41565-018-0131-1
  8. Raliya R., Saharan V., Dimkpa C., Biswas P. Nanofertilizer for precision and sustainable agriculture: current state and future perspectives // J. Agric. Food Chem. 2017. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b02178
  9. Sangeeta Chavan, Vishwas Sarangdhar, Vigneshwaran Nadanathangam. Toxicological effects of TiO2 nanoparticles on plant growth promoting soil bacteria // Emerg. Contamin. 2020. V. 6. P. 87–92. https://doi.org/10.1016/j.emcon.2020.01.003
  10. Selma M.H., Jawad A.L., Taha Ali A., Salim M.M. Synthesis and characterization of pure and Fe doped TiO2 thin films for antimicrobial activity // Optik. 2017. V. 142. P. 42–53. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2017.05.048
  11. Sreeja S., Shetty K.V. Photocatalytic water disinfection under solar irradiation by Ag@TiO2 core-shell structured nanoparticles // Solar Energy. 2017. V. 157. P. 236–243. https://doi.org/10.1016/j.solener.2017.07.057
  12. Grégori D., Benchenaa I., Chaput F., Thérias S., Gardette J.-L., Léonard D., Guillard C., Parola S. Mechanically stable and photocatalytically active TiO2/SiO2 hybrid films on flexible organic substrates // J. Mater. Chem. 2014. V. 2. P. 20096–20104. https://doi.org/10.1039/C4TA03826F
  13. Vladkova T., Angelov O., Stoyanova D., Gospodinova D., Gomes L., Soares A., Mergulhao F., Ivanova I. Magnetron co-sputtered TiO2/SiO2/Ag nanocomposite thin coatings inhibiting bacterial adhesion and biofilm formation // Surface Coat. Technol. 2020. V. 384. Iss. 125322. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125322
  14. Xing Y., Yang H., Guo X., Bi X., Liu X., Xu Q., Wang Q., Li W., Li X., Shui Y., Chen C., Zheng Y. Effect of chitosan/Nano-TiO2 composite coatings on the postharvest quality and physicochemical characteristics of mango fruits // Sci. Horticult. 2020. V. 263. Iss. 109135. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.109135
  15. González-Saucedo A., Barrera-Necha L.L., Ventura-Aguilar R.I., Correa-Pacheco Z.N., Bautista-Baños S., Hernández-López M. Extension of the postharvest quality of bell pepper by applying nanostructured coatings of chitosan with Byrsonima crassifolia (L.) Kunth extract // Postharvest Biol. Technol. 2019. V. 149. P. 74–82. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2018.11.019
  16. Waani S.P.T., Irum S., Gul I., Yaqoob K., Khalid M.U., Ali M.A., Manzoor U., Noor T., Ali S., Rizwan M., Arshad M. TiO2 nanoparticles dose, application method and phosphorous levels influence genotoxicity in Rice (Oryza sativa L.), soil enzymatic activities and plant growth // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2021. V. 213. Iss. 111977. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.111977
  17. Bakshi M., Liné C., Bedolla D.E., Stein R.J., Kaegi R., Sarret G., Pradas del Real A.E., Castillo-Michel H., Abhilash P.C., Larue C. Assessing the impacts of sewage sludge amendment containing nano-TiO2 on tomato plants: A life cycle study // J. Hazard. Material. 2019. V. 369. P. 191–198. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.02.036
  18. Ullah S., Adeel M., Zain M., Rizwan M., Irshad M.K., Jilani G., Hameed A., Khan A., Arshad M., Raza A., Baluch M.A., Rui Y. Physiological and biochemical response of wheat (Triticum aestivum) to TiO2 nanoparticles in phosphorous amended soil: A full life cycle study // J. Environ. Manag. 2020. V. 263. Iss. 110365. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110365

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2.

下载 (617KB)
3.

下载 (1MB)
4.

下载 (3MB)
5.

下载 (39KB)

版权所有 © The Russian Academy of Sciences, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».