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

A. S. Baikin; Баикин А. С.; A. P. Glinushkin; Глинушкин А. П.; S. V. Zhelezova; Железова С. В.; E. V. Stepanova; Степанова Е. В.; E. P. Sevostyanova; Севостьянова Е. П.; S. V. Konushkin; Конушкин С. В.; K. V. Sergienko; Сергиенко К. В.; E. O. Nasakin; Насакина Е. О.; M. A. Kaplan; Каплан М. А.; A. V. Mikhailova; Михайлова А. В.; A. A. Melnikov; Мельникова А. А.; M. A. Sevostyanov; Севостьянов М. А.

doi:10.31857/S0002188123050034

Способ получения, исследование структуры и механических свойств композиционного материала “хитозан–диоксид титан” сельскохозяйственного назначения

Авторы: Баикин А.С.¹, Глинушкин А.П.², Железова С.В.², Степанова Е.В.², Севостьянова Е.П.², Конушкин С.В.¹, Сергиенко К.В.¹, Насакина Е.О.¹, Каплан М.А.¹, Михайлова А.В.¹^,2, Мельникова А.А.¹, Севостьянов М.А.¹^,2
Учреждения:
1. Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН
2. Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии
Выпуск: № 5 (2023)
Страницы: 77-82
Раздел: Методы исследований
URL: https://journals.rcsi.science/0002-1881/article/view/139551
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002188123050034
EDN: https://elibrary.ru/URMUFA
ID: 139551

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Биопротекторные материалы для сельского хозяйства являются важной частью современного мира. Для их разработки используют широкий спектр различных соединений. Например, диоксид титана помимо защитных свойств положительно влияет на усваиваемость питательных веществ, улучшает эффективность удобрений и, соответственно, позволяет снизить их потребление, что особенно важно в современном мире. Однако прямое введение диоксида титана является малоэффективным из-за процессов его потери. Наилучшим вариантом является пролонгированное выделение, обеспечивающее требуемую для растения концентрацию диоксида титана в почве. Введение в полимерную матрицу диоксида титана может решить эту задачу за счет постепенного высвобождения. В свою очередь к такой полимерной матрице предъявляется целый ряд требований их свойств. Возможным решением может быть хитозан – нетоксичный, неиммуногенный, антимикробный, биологически безопасный и биодеградируемый материал. В работе рассмотрено получение композиционного материала “хитозан–диоксид титана” в гранулярной форме. Исследована эффективность материала с массовыми соотношениями хитозана к диоксиду титана 1 : 1, 2 : 1 и 3 : 1, а также хитозана без диоксида титана. Исследована структура и механические свойства полученных композиционных материалов.

Ключевые слова

хитозан, диоксид титана, композиционный материал, сельское хозяйство, биопротектор, механические свойства, структура.

Список литературы

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.
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.
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.
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
Liu R., Lal R. Potentials of engineered nanoparticles as fertilizers for increasing agronomic productions // Sci. Total Environ. 2015. V. 514. P. 131–139.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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