Metal-organic framework based on nickel, L-tryptophan and 1,2-bis(4-pyridyl)ethylene, consolidated on a track-etched membrane

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An approach to the functionalization of track-etched membranes (TM) by metal-organic framework consisting of nickel, L-tryptophan, and 1,2-bis(4-pyridyl)ethylene (Ni-MOF) was developed. The effect of TM surface charge on the Ni-MOF self-assembly was studied. It was established that the microstructure of Ni-MOF does not depend on the method of TM modification. It was shown that the Ni-MOF self-assembly on TM modified with chitosan nanofibers is the most promising approach to the creation of a composite of TM and Ni-MOF, because the performance of the membrane do not reduce. Using scanning electron microscopy, X-ray diffraction analysis, X-ray photoelectron spectroscopy and IR spectroscopy it was shown that the composition and structure of free Ni-MOF (in powder form) and Ni-MOF in the consolidated material are identical. X-ray photoelectron spectra of Ni-MOF powders after its contact with solutions of Cd, Cu, Cs salts and adsorption kinetics study of Cd, Li, Ag, Zn, Mg, Li ions showed that Ni-MOF can be a potential sorbent of metal ions.

Full Text

Restricted Access

About the authors

O. Y. Ponomareva

Joint Institute for Nuclear Research; Dubna State University

Author for correspondence.
Email: oyuivanshina@mail.ru
Russian Federation, 6 Joliot-Curie St, Dubna, 141980; 19 Universitetskaya St, Dubna, 141982

N. A. Drozhzhin

Joint Institute for Nuclear Research; Dubna State University

Email: oyuivanshina@mail.ru
Russian Federation, 6 Joliot-Curie St, Dubna, 141980; 19 Universitetskaya St, Dubna, 141982

I. I. Vinogradov

Joint Institute for Nuclear Research; Dubna State University

Email: oyuivanshina@mail.ru
Russian Federation, 6 Joliot-Curie St, Dubna, 141980; 19 Universitetskaya St, Dubna, 141982

T. N. Vershinina

Joint Institute for Nuclear Research; Dubna State University

Email: oyuivanshina@mail.ru
Russian Federation, 6 Joliot-Curie St, Dubna, 141980; 19 Universitetskaya St, Dubna, 141982

V. A. Altynov

Joint Institute for Nuclear Research

Email: oyuivanshina@mail.ru
Russian Federation, 6 Joliot-Curie St, Dubna, 141980

I. Zuba

Institute of Nuclear Chemistry and Technology

Email: oyuivanshina@mail.ru
Poland, Dorodna 16, Warsaw, 03-195

A. N. Nechaev

Joint Institute for Nuclear Research; Dubna State University

Email: oyuivanshina@mail.ru
Russian Federation, 6 Joliot-Curie St, Dubna, 141980; 19 Universitetskaya St, Dubna, 141982

A. Pawlukojć

Institute of Nuclear Chemistry and Technology

Email: oyuivanshina@mail.ru
Poland, Dorodna 16, Warsaw, 03-195

References

  1. Rocio-Bautista P., Gonzalez-Hernandez P., Pino V. et al. // TrAC, Trends Anal. Chem. 2017. V. 90. P. 114. https://doi.org/10.1016/j.trac.2017.03.002
  2. Князева М.К., Соловцова О.В., Цивадзе А.Ю. и др. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 12. С. 1271. https://doi.org/10.1134/S0044457X19120067
  3. Murray L.J., Dinca M., Long J.R. // Chem. Soc. Rev. 2009. V. 38. P. 1294. https://doi.org/10.1039/b802256a
  4. Li J.-R., Kuppler R.J., Zhou H.-C. // Chem. Soc. Rev. 2009. V. 38. P. 1477. https://doi.org/10.1039/b802426j
  5. Manousi M., Giannakoudakis D.A., Rosenberg E. et al. // Molecules. 2019. V. 24. P. 4605. https://doi.org/10.3390/molecules24244605
  6. Safaei M., Foroughi M.M., Ebrahimpoor N. et al. // TrAC, Trends Anal. Chem. 2019. V. 118. P. 401. https://doi.org/10.1016/j.trac.2019.06.007
  7. Kang H.X., Fu Y.Q., Xin L.Y. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2020. V. 90. № 12. P. 2365. https://doi.org/10.1134/S107036322012021X
  8. Юткин М.П., Дыбцев Д.Н., Федин В.П. // Успехи химии. 2011. Т. 80. № 11. С. 1061.
  9. Zhu H., Liu D. // J. Mater. Chem. A. 2019. V. 7. P. 21004. https://doi.org/10.1039/C9TA05383B
  10. Xu X., Hartanto Yu., Zheng J. et al. // Membranes. 2022. V. 12. P. 1205. https://doi.org/10.3390/membranes12121205
  11. Hyuk Taek Kwon, Hae-Kwon Jeong // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. 29. P. 10763. https://doi.org/10.1021/ja403849c
  12. Виноградов И.И., Петрик Л., Серпионов Г.В. и др. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. № 6. С. 447.
  13. Виноградов И.И., Андреев Е.В., Юшин Н.С. и др. // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. № 4. С. 479. https://doi.org/10.31857/S0040357123040176
  14. Efome J.E., Rana D., Matsuura T. et al. // J. Mater. Chem. A. 2018. V. 6. P. 455. https://doi.org/10.1039/c7ta10428f
  15. Wahiduzzaman, Allmond K., Stone J. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2017. V. 12. Art. 6. https://doi.org/10.1186/s11671-016-1798-6
  16. Lv L., Han X., Mu M. et al. // J. Membr. Sci. 2021. V. 622. P. 119049. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.119049
  17. Arbulu R.C., Jiang Y.-B., Peterson E.J. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2018. V. 57. P. 5813. https://doi.org/10.1002/anie.201802694
  18. Yu B., Ye G., Chen J. et al. // Environ. Pollut. 2019. V. 253. P. 39. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.06.114
  19. Caddeo F., Vogt R., Weil D. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. V. 11. P. 25378 https://doi.org/10.1021/acsami.9b04449
  20. Ivanshina O.Yu., Zuba I., Sumnikov S.V. et al. // AIP Conf. Proc. 2021. V. 2377. P. 020001. https://doi.org/10.1063/5.0063607
  21. Zuba I., Zuba M., Piotrowski M. et al. // Appl. Radiat. Isot. 2020. V. 162. P. 109176. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2020.109176
  22. Deleu W.P.R., Stassen I., Jonckheere D. et al. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. № 24. P. 9519. https://doi.org/10.1039/C6TA02381A
  23. Kristavchuk O.V., Nikiforov I.V., Kukushkin V.I. et al. // Colloid J. 2017. V. 79. № 5. P. 637. https://doi.org/10.1134/S1061933X17050088
  24. Березкин В.В., Васильев А.Б., Цыганова Т.В. и др. // Мембраны. 2008. Т. 4. № 40. С. 3
  25. Lutterotti L., Matthies S., Wenk H. // IUCr: Newsletter of the CPD. 1999. V. 21. P. 14.
  26. Cardenas Bates I.I., Loranger É., Chabot B. // SN Appl. Sci. 2020. V. 2. P. 1540. https://doi.org/10.1007/s42452-020-03342-5
  27. Zhuang Zh., Cheng J., Jia H. et al. // Vib. Spectrosc. 2007. V. 43. № 2. P. 306. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2006.03.009
  28. Ivanova B.B. // Spectrochim. Acta. A. 2006. V. 64. P. 931. https://doi.org/10.1016/j.saa.2005.08.022
  29. Mendiratta Sh., Usman M., Luo T.-T. et al. // Cryst. Growth Des. 2014. V. 14. P. 1572. https://doi.org/10.1021/cg401472k
  30. Li B., ShanShan Ch.-L., ZhouZhou Q. et al. // Mar. Drugs. 2013. V. 11. № 5. P. 1534. https://doi.org/10.3390/md11051534
  31. Prasad S.G., De A., De U. // Int. J. Spectrosc. 2011. V. 2011. P. 1. https://doi.org/10.1155/2011/810936
  32. Pearson R.G. // J. Am. Chem. Soc. 1963. V. 85. № 22. P. 3533. https://doi.org/10.1021/ja00905a001
  33. Peng Ya., Huang H., Zhang Yu. et al. // Nat. Commun. 2018. V. 9. P. 187. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02600-2

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. ζ-Membrane potential depending on the pH of the electrolyte: 1 – TM; 2 – TM/HNO3; 3 – TM/PEI; 4 – TM + Chitosan.

Download (906KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Micrographs of the surface of composites synthesized during 24 hours: a – TM + Ni-MOX; b – TM/HNO3 + Ni-MOX; c – TM/PEI + Ni-MOX; g – TM + Chitosan + Ni-MOX.

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The average specific water productivity of the studied membranes: 1 – TM; 2 – TM + Ni-MOX; 3 – TM/HNO3 + Ni-MOX; 4 – TM/PEI + + Ni-MOX; 5 – TM + Chitosan + Ni-MOX.

Download (980KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Micrographs of the surface of the TM + Chitosan + Ni-MOX sample with different magnification, synthesis time 24 h.

Download (334KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Micrographs of the surface of TM + Chitosan + Ni-MOX composites synthesized during 2 (a), 24 (b) and 48 (c) hours.

Download (878KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Graph of the dependence of the specific gravity of Ni-MOX in the TM + Chitosan + Ni-MOX composite on the duration of synthesis.

Download (112KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. RFES spectra: a – TM + Chitosan + Ni-MOX; b – Ni-MOX powder.

Download (145KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. IR Fourier spectra: a – TM + Chitosan; b – TM + Chitosan + Ni-MOX; c – Ni-MOX powder.

Download (316KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. a – Micrography of Ni-MOX powder; b – radiograph of Ni-MOX after refinement by Rietveld method. Rwp = 3.73, χ2 = 4.1: 1 – experimental; 2 – calculated; 3 – difference.

Download (1MB)
Indexing metadata
11. 10. X–ray images of samples: 1 - Ni–MOX powder; 2 – TM + Chitosan; 3 - TM + Chitosan + Ni–MOX, synthesis of 1 hour; 4 - TM + Chitosan + Ni-MOX, synthesis of 2 hours; 5 – TM + Chitosan + Ni-MOX, synthesis of 4 h; 6 – TM + Chitosan + Ni-MOX, synthesis of 8 h; 7 – TM + Chitosan + Ni-MOX, synthesis of 24 h; 8 – TM + + Chitosan + Ni-MOX, synthesis of 48 h.

Download (1MB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Spectra of RFES Ni-MOX after contact with cadmium (a), copper (b), and caesium (b) ions.

Download (340KB)
Indexing metadata
13. 12. Kinetics of metal ion adsorption: 1-Ni – MOX + Li+, 2-Ni –MOX + Mg2+, 3-Ni – MOX + + Zn2+, 4-Ni – MOX + Ag+, 5-Ni-MOX + Cd2+.

Download (899KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».