Modification of Track-Etched Polyethylene Terephthalate Membranes with Functionalized Silanes for Immobilizing Silver Nanoparticles

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The present study is dedicated to obtain hybrid polyethylene terephthalate track membranes. For this purpose, the modification of track-etched membranes was performed with 3-aminopropyltriethoxysilane and 3-mercaptopropyltriethoxysilane using additional cross-linking groups based on hydrated forms of aluminum salts and silver nanoparticles were immobilised. The resulting track membranes were studied using energy-dispersive X-ray spectroscopy. Zeta-potential of samples’ surface on each modification step was determined. The presence of silver nanoparticles on track membranes surface was confirmed by scanning and transmission electron microscopy, UV-Vis spectroscopy, and surface-enhanced Raman scattering using 4-aminothiophenol. The proposed approach allows to create surfaces to concentrate selectively compounds with further detection by surface-enhanced Raman scattering.

About the authors

I. N. Fadeikina

Joint Institute for Nuclear Research; Dubna State University

Author for correspondence.
Email: membrane@ips.ac.ru
Russian Federation, Dubna, Moscow oblast, 141980; Dubna, Moscow oblast, 141982

E. V. Andreev

Joint Institute for Nuclear Research

Email: membrane@ips.ac.ru
Russian Federation, Dubna, Moscow oblast, 141980

K. N. Grin

Joint Institute for Nuclear Research

Email: membrane@ips.ac.ru
Russian Federation, Dubna, Moscow oblast, 141980

A. N. Nechaev

Joint Institute for Nuclear Research; Dubna State University

Email: membrane@ips.ac.ru
Russian Federation, Dubna, Moscow oblast, 141980; Dubna, Moscow oblast, 141982

References

  1. Апель П.Ю., Бобрешова О.В, Волков А.В., Волков В.В., Никоненко В.В., Стенина И.А., Филиппов А.Н., Ямпольский Ю.П., Ярославцев А.Б. Перспективы развития мембранной науки // Мембраны и мембранные технологии. 2019. Т. 9. С. 59–80. (англоязычная версия Apel P.Yu. at all. Рrospects of membrane science development // Membranes and Membrane Technologies. 2019. Т. 1. № 2. С. 45–63.)
  2. Fiodorov V.A., Vasiliev A.B., Bedin S.A., Berezkin V.V., Nazmov V.P., Goldenberg B.G. Оptical properties of regular track-etched poly(ethylene terephthalate) membranes // Membranes and Membrane Technologies. 2019. Т. 1. № 1. С. 27–30.
  3. Ma T., Janot J.-M., Balme S. Track-Etched Nanopore/Membrane: From Fundamental to Applications. Small Methods. 2020. 4 (9). pp.2000366.
  4. Rossouw A., Kristavchuk O., Olejniczak A. et al. Modification of polyethylene terephthalate track etched membranes by planar magnetron sputtered Ti/TiO2 thin films // Thin Solid Films. Vol. 725. 2021, p. 138641
  5. Wigginton K. R. Gold-coated polycarbonate membrane filter for pathogen concentration and SERS-based detection // Analyst. 2010. V. 135. P. 1320–1326.
  6. Taurozzi J. S. Tarabara V. V. Silver nanoparticle arrays on track etch membrane support as flow-through optical sensors for water quality control // Environ. Eng. Sci. 2007. V. 24. № 1. – P. 122–137.
  7. Фурлетов А. А. и др. Новый нанокомпозитный материал на основе пенополиуретана и треугольных нанопластинок серебра в качестве твердофазного аналитического реагента для определения ртути (II) // Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14. С. 3–9.
  8. Morones-Ramírez J. R. Bioinspired synthesis of optically and thermally responsive nanoporous membranes // NPG Asia Materials. 2013. Т. 5. №. 6. С. e52-e52.
  9. Orlova A. O. et al. Formation of structures based on semiconductor quantum dots and organic molecules in track pore membranes // Journal of Applied Physics. 2013. Т. 113. №. 21: 214305-(1-6).
  10. Sypabekova M. et al. 3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES) Deposition Methods on Oxide Surfaces in Solution and Vapor Phases for Biosensing Applications // Biosensors. 2022. V. 13. №. 1. P. 36.
  11. Majoul N., Aouida S., Bessaïs B. Progress of porous silicon APTES-functionalization by FTIR investigations // Applied Surface Science. 2015. V. 331. P. 388–391.
  12. Ahmed J., Mushtaq S. Effects of silane-modified Al2O3 and its hybrid filler on thermal stability and mechanical properties of ethylene–vinyl acetate copolymer/polyamide composites // Iranian Polymer Journal. 2022. V. 31. №. 12. P. 1571–1581.
  13. Березкин В. В., Нечаев А. Н., Митрофанова Н. В. Влияние адсорбции поливалентных металлов на электроповерхностные и ион-селективные свойства трековых нанофильтров // Коллоидный журнал. 2003. Т. 65, № 3. С. 311-315. (англоязычная версия: Berezkin V.V., Nechaev A.N., Mitrofanova N.V. Electrosurface and ion-selective properties of track-etched nanofilters: the effect of polyvalent metal adsorption//Colloid Journal. 2003. Т. 65. № 3. С. 279–283)
  14. Криставчук О. В., Никифоров И. В., Кукушкин В. И., Нечаев А. Н., Апель П. Ю. Иммобилизация наночастиц серебра, полученных электроискровым методом, на поверхности трековых мембран // Коллоидный журнал. 2017. Т. 79. № 5. С.596-605. doi: 10.7868/s0023291217050093 (англоязычная версия: Kristavchuk O.V., Nikiforov I.V., Nechaev A.N., Apel P.Y., Kukushkin V.I. Immobilization of silver nanoparticles obtained by electric discharge method on a track membrane surface // Colloid J. 2017. V. 79. № 5. P. 637–646).
  15. Криставчук О.В., Сохацкий А.С., Козловский В.И. и др. Структурные характеристики и ионный состав коллоидного раствора наночастиц серебра, полученного методом электроискрового разряда в воде // Коллоидный журнал. 2021. Т 83. №4. С. 423–435. (англоязычная версия: Kristavchuk O.V. at all. Structural characteristics and ionic composition of a colloidal solution of silver nanoparticles obtained by electrical-spark discharge in water // Colloid Journal. 2021. Т. 83. № 4. С. 448-460)
  16. Zheng F. et al. Plasmonic Au–Ag janus nanoparticle engineered ratiometric surface-enhanced raman scattering aptasensor for Ochratoxin A detection // Analytical chemistry. – 2019. V. 91. №. 18. P. 11812-11820.
  17. Wang Y. Q. et al Size-dependent SERS detection of R6G by silver nanoparticles immersion-plated on silicon nanoporous pillar array // Applied surface science. 2012. V. 258. №. 15. P. 5881–5885.
  18. Apel P.Y., Track-Etching // Encycl. Membr. Sci. Technol, John Wiley & Sons. Inc. Hoboken. NJ. USA. 2013. pp. 1–25.
  19. Фадейкина И.Н., Андреев Е.В., Криставчук О.В. и др. Электроискровой синтез коллоидного раствора наночастиц серебра с использованием различных модификаторов для иммобилизации на поверхности трековых мембран // Неорганические материалы. 2023. Т. 59. № 3. С. 349–360. (англоязычная версия: Fadeikina I. N., Andreev E. V., Kristavchuk O. V. et al. Electric Discharge Synthesis of Colloidal Silver Nanoparticle Solutions Using Various Modifiers for Immobilization on the Surface of Track-Etched Membranes // Inorganic Materials. 2023. Vol. 59. No. 3. pp.1–11).
  20. Lee P. C. Meisel D. Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols // J. Phys. Chem. 1982. V. 86. № 17. P. 3391–3395.
  21. Саббатовский К. Г., Виленский А. И., В. Д. Соболев и др. Электроповерхностные и структурные свойства трековых мембран на основе полиэтилентерефталата // Коллоидный журнал. 2012. Т. 74. № 3. С. 353–358. (англоязычная версия: K.G. at all. Electrosurface and structural properties of poly(ethylene terephthalate) track membranes // Colloid Journal. 2012. Т. 74. № 3. С. 328–333).
  22. Elkins K. M., Nelson D. J. Spectroscopic approaches to the study of the interaction of aluminum with humic substances // Coordination Chemistry Reviews. 2002. V. 228. №. 2. P. 205–225.
  23. Song J. et al. Preferential binding properties of carboxyl and hydroxyl groups with aluminium salts for humic acid removal // Chemosphere. 2019. V. 234. P. 478–487.
  24. Sandrin L., Sacher E. X-ray photoelectron spectroscopy studies of the evaporated aluminum/corona-treated polyethylene terephthalate interface // Applied surface science. 1998. V. 135. №. 1–4. P. 339–349.
  25. Zhang Y. et al. Enhanced removal of polyethylene terephthalate microplastics through polyaluminum chloride coagulation with three typical coagulant aids // Science of the Total Environment. 2021. V. 800. P. 149589.
  26. Lei J. et al. A new interfacial polymerization method for forming metal/conductive polymer Schottky barriers // Synthetic metals. 1992. V. 47. №. 3. P. 351–359.
  27. Bou M. et al. Chemistry of the interface between aluminium and polyethyleneterephthalate by XPS //Applied surface science. 1991. V. 47. №. 2. P. 149–161
  28. Akhter S., Zhou X. L., White J. M. XPS study of polymer/organometallic interaction: Trimethyl aluminum on polyvinyl alcohol polymer // Applied surface science. 1989. V. 37. №.2. P. 201–216.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».