Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях
Отримано мас-спектри барвника метиленового блакитного на різних підкладках: на пористому титані, золоті, нанесеному на слюду, піролітичному та терморозширеному графіті. Вказано відмінності та спільні риси спектрів, а також особливості іоноутворення на терморозширеному графіті в порівнянні з іншими п...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
2011
|
| Назва видання: | Поверхность |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82186 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях / В.О. Габович, В.О. Покровський // Поверхность. — 2011. — Вип. 3 (18). — С. 191-195. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-82186 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-821862015-05-27T03:02:01Z Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях Габович, В.О. Покровський, В.О. Физико-химия поверхностных явлений Отримано мас-спектри барвника метиленового блакитного на різних підкладках: на пористому титані, золоті, нанесеному на слюду, піролітичному та терморозширеному графіті. Вказано відмінності та спільні риси спектрів, а також особливості іоноутворення на терморозширеному графіті в порівнянні з іншими підкладками. Получены масс-спектры красителя метиленового голубого на разных подложках: на пористом титане, золоте, нанесенном на слюду, пиролитическом и терморасширенном графите. Показаны различия и общие черты в спектрах, а также особенности ионообразования на терморасширенном графите в сравнении с другими подложками. Mass-spectra have been studied of methylene dye on different substrates, namely, porous Ti, Au sputtered on mica, pyrolytic and thermally exfoliated graphite. The common features and differences in spectra were shown along with the peculiar properties of thermally exfoliated graphite. 2011 Article Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях / В.О. Габович, В.О. Покровський // Поверхность. — 2011. — Вип. 3 (18). — С. 191-195. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. XXXX-0106 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82186 539.211 uk Поверхность Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Физико-химия поверхностных явлений Физико-химия поверхностных явлений |
| spellingShingle |
Физико-химия поверхностных явлений Физико-химия поверхностных явлений Габович, В.О. Покровський, В.О. Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях Поверхность |
| description |
Отримано мас-спектри барвника метиленового блакитного на різних підкладках: на пористому титані, золоті, нанесеному на слюду, піролітичному та терморозширеному графіті. Вказано відмінності та спільні риси спектрів, а також особливості іоноутворення на терморозширеному графіті в порівнянні з іншими підкладками. |
| format |
Article |
| author |
Габович, В.О. Покровський, В.О. |
| author_facet |
Габович, В.О. Покровський, В.О. |
| author_sort |
Габович, В.О. |
| title |
Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях |
| title_short |
Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях |
| title_full |
Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях |
| title_fullStr |
Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях |
| title_full_unstemmed |
Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях |
| title_sort |
іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях |
| publisher |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Физико-химия поверхностных явлений |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/82186 |
| citation_txt |
Іоноутворення метиленового блакитного на різних поверхнях / В.О. Габович, В.О. Покровський // Поверхность. — 2011. — Вип. 3 (18). — С. 191-195. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| series |
Поверхность |
| work_keys_str_mv |
AT gabovičvo íonoutvorennâmetilenovogoblakitnogonaríznihpoverhnâh AT pokrovsʹkijvo íonoutvorennâmetilenovogoblakitnogonaríznihpoverhnâh |
| first_indexed |
2025-07-06T08:32:25Z |
| last_indexed |
2025-07-06T08:32:25Z |
| _version_ |
1836885746823200768 |
| fulltext |
Поверхность. 2011. Вып. 3(18). С. 191–195 191
УДК 539.211
ІОНОУТВОРЕННЯ МЕТИЛЕНОВОГО БЛАКИТНОГО
НА РІЗНИХ ПОВЕРХНЯХ
В.О. Габович, В.О. Покровський
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
вул. Генерала Наумова, 17, Київ, 03164, Україна
Отримано мас-спектри барвника метиленового блакитного на різних підкладках: на
пористому титані, золоті, нанесеному на слюду, піролітичному та терморозширеному
графіті. Вказано відмінності та спільні риси спектрів, а також особливості іоноутворення на
терморозширеному графіті в порівнянні з іншими підкладками.
Вступ
Дослідження графітовмісних та деяких інших наноструктурованих матеріалів [1]
викликають інтерес у зв’язку з їхнім використанням як підкладок в мас-
спектрометричних дослідженнях методами лазерно-стимульованої лазерно-десорбційної
мас-спектрометрії (ЛДІ МС). Cтудії в цьому напрямі можуть виявитися перспективними
для синтезу та використання нових підкладок при вивченні широкого класу органічних
сполук методами десорбційної мас-спектрометрії [2].
Аналіз механізмів іоноутворення на поверхні наноструктурованих, в першу чергу
вуглецевмісних, матеріалів є перспективним для дослідження поверхневого шару таких
зразків, а також може принести користь при синтезі ефективних підкладок для мас-
спектрометричних експериментів, спрямованих на вивчення фізико-хімічних процесів на
поверхні графітоподібних та інших наноструктурованих систем методами десорбційної
мас-спектрометрії.
В представлених експериментальних дослідженнях за модельну молекулою було
обрано барвник метиленовий блакитний (МБ) [3]. Як підкладки були використані
золото, нанесене на слюду, пористий титан, зразки піролітичного та терморозширеного
графіту. Загальний вигляд поверхні терморозширеного графіту наведено на рис. 1.
Рис. 1. ТРГ «Термографен», ТУ У 26.8–30969031-002-2002, вміст вуглецю 99,5% [2].
Відомо, що метиленовий блакитний має тенденцію утворювати протоновані
форми [4]. Інтенсивність піків протонованих форм молекулярного іона, а також кількість
приєднаних протонів мають бути використаними для порівняння графітовмісних
підкладок з підкладками інших типів.
192
Результати
Переходячи до опису результатів, розглянемо спектр метиленового блакитного,
десорбованого методом лазерної десорбції/іонізації з поверхні золота. В спектрі домінує
іон з масою 284 а.о.м, що відповідає молекулярному іону МБ, а також присутні
протонована і двічі протонована форма 285 і 286 а.о.м., відповідно (рис. 2).
Спектри МБ при використанні підкладинок з піролітичного графіту та пористого
титану наведено на рис. 3а, б. Спектр, отриманий при іоноутворенні з поверхні титану,
характеризується присутністю лише молекулярного іона. Відсутні протоновані форми, а
також будь-які фрагменти та сторонні продукти. Зсув мас у спектрі пояснюється
втратою іонами частини своєї енергії через взаємодію з поверхнею титану.
Натомість, спектр, отриманий на піролітичному графіті, демонструє наявність
великої кількості різних іонів, які були утворені внаслідок фрагментування молекули МБ
з подальшою рекомбінацією фрагментів між собою та можливо з іншими молекулами,
адсорбованими на поверхні з атмосфери. Також в спектрі присутній молекулярний іон.
Наразі немає чіткої ідентифікації фрагментів даного спектра (це завдання
вирішуватиметься під час наступних досліджень), проте вже зараз можна стверджувати,
що для піролітичного графіту також характерний зсув мас через взаємодію з поверхнею.
Рис. 2. Мас-спектр метиленового блакитного (МБ) при використанні золота як
підкладки.
Рис. 3. Спектри МБ, отримані на пористому титані (а) та піролітичному графіті (б).
Зазначимо, що раніше були виконані мас-спектрометричні експерименти з
десорбцією МБ з поверхні плівок SiO2,TiO2/SiO2,TiO2 [5]. На рис. 4 для порівняння
наведені відповідні результати.
193
Рис. 4. Фрагменти вихідних мас-спектрів МБ, адсорбованого на плівках різного складу:
(а) – SiO2; (б) – TiO2/SiO2; (в) – TiO2 [5].
Розглянемо результати, отримані з використанням ТРГ. Відомо, що ТРГ здійснює
стабілізуючий вплив на термічно лабільні координаційні сполуки міді, нікелю, заліза
тощо при лазерній десорбції/іонізації з його поверхні. Це викликано наявністю
локального електромагнітного поля, яке генерується в неоднорідному матеріалі ТРГ
(наночастинках графіту) під час його УФ опромінення. Дотепер достеменно не
встановлено розмір наночастинок графіту, які стимулюють «м’яку» десорбцію
досліджуваних молекул, та не вивчено процес іоноутворення.
Нами досліджені зразки ТРГ, отримані шляхом термоудару інтеркальованих
зразків монокристалічного вуглецю з подальшим пресуванням в плівку. На поверхню
плівок ТРГ було адсорбовано МБ зі спиртового розчину. В ході вимірювання незалежно
одне від одного варіювалася інтенсивність опромінення лазера (40–100 %) та час
затримки екстракції іонів (20–2500 нс). Основним критерієм оцінки іонного виходу під
час мас-спектрометричних дослідів з використанням ТРГ методом лазерної
десорбції/іонізації була інтенсивність піка молекулярного іона та його протонованих
форм. В отриманих мас-спектрах було встановлено присутність іонів з масою 284, 285,
та 286, що відповідає іонам М+, [М+Н]+[M+2H]+ (рис. 5 а, б).
Рис. 5. Мас-спектри МБ, отримані шляхом десорбції з поверхні ТРГ, при інтенсивності
лазера 40% та часі затримки екстракції 20 нс (а) та типовий спектр при енергіях
50–100% та часі затримки екстракції 50–700 нс (б).
Виявлено, що із зростанням інтенсивності опромінення лазера (до 50%) та часу
затриманої екстракції (до 80 нс) спостерігалося зниження інтенсивності молекулярного
іона та його протонованої форми [M+H]+ на тлі зростання інтенсивності піка іона
[M+2H]+ (рис. 6). З цих даних випливає, що поверхня ТРГ з адсорбованими молекулами
МБ є цілком придатною для дослідження процесів десорбції/іонізації. Показано, що
іоноутворення з поверхні ТРГ не супроводжується руйнуванням молекулярного іона
навіть за високої інтенсивності лазерного опромінення.
194
Рис. 6. Графік залежності зростання інтенсивності піка іона [M+2H]+ при сталому часі
затримки (20 нс) від інтенсивності опромінення лазера в діапазоні 50÷100 %.
Висновки
1. Наявність в спектрах, отриманих для різних підкладок, молекулярного іона МБ,
а також його протонованих форм є характеристикою фотокаталітичної здатності
поверхні і може слугувати критерієм для вибору підкладок при плануванні досліджень
певних класів сполук. Можна стверджувати, що серед усіх наведених підкладок ТРГ має
найбільшу схильність до протонування. Знаходження спільних рис в іоноутворенні
вуглецевмісних та інших поверхонь є важливим для дослідження перших, у зв’язку з
досі невизначеним впливом особливостей графітовмісних поверхонь на іонний вихід.
2. Тільки для ТРГ вдалося наразі виділити первинні і вторинні процеси, які
залежать від часу затримки екстракції.
3. Важливим є порівняння спектрів для ТРГ та піролітичного графіту. Попри
спільне вуглецеве походження підкладок, спектри, отримані на цих сполуках, істотно
відрізняються. Можна стверджувати, що використання піролітичного графіту як
підкладки для мас-спектрометричних досліджень дуже утруднене через велику
імовірність фрагментації досліджуваної сполуки, а також через зсув мас, спричинений
особливостями поверхні.
4. В майбутньому більш детальне порівняння спектрів та аналіз будови поверхні,
підкріплені експериментами на інших графітових підкладках, допоможуть відповісти на
важливі питання, які саме дефекти поверхні та розміри кластерів вуглецевих та
графенових площин є позитивними чи негативними чинниками щодо «м’якого»
іоноутворення та запобігання фрагментації досліджуваних речовин.
Автори висловлюють подяку Г.П. Приходьку за надання зразків
терморозширеного графіту, а також С.В. Снегірю та Т.Ю. Громовому за допомогу в
проведенні експериментальних досліджень.
Література
1. Park K.H., Kim H.J. Analysis of fatty acids by graphite plate laser desorption/ionization
time-of-flight mass spectrometry // Rapid Commun. Mass Spectrom. – 2001. – V. 15,
N 16. – P. 1494–1499.
2. Снегір С.В. Лазерно-десорбційна мас-спектрометрія комплексів біометалів з
органічними лігандами на поверхні вуглецьвмісних матеріалів: дис. ... канд. фіз.-
мат. наук: 01.04.18. – Київ, 2009.
3. Rafatullah M., Sulaiman O., Hashim R., Ahmad A. Adsorption of methylene blue on
low-cost adsorbents: a review // J. Hazard. Mater. – 2010. – V. 177, N 1–3. – P. 70–80.
195
4. Kazakoff C.W., Rye R.T.B. Reduction processes in fast atom bombardment mass
spectrometry: methylene blue in glycerol-thioglycerol and glycerol-nitrobenzyl alcohol
matrices // Org. Mass Spectrom. – 1991. –V. 26, N 3. – P. 154–156.
5. Фесенко Т.В., Косевич М.В., Суровцева Н.И. Масс-спектрометрия с лазерной
десорбцией/ионизацией красителя метиленового голубого с использованием
мезопористых тонких пленок TiO2, SiO2 /TiO2 и SiO2. // Теорет. и эксперим. химия. –
2007. – Т. 43, № 4. – С. 220–225.
ИОНООБРАЗОВАНИЕ МЕТИЛЕНОВОГО ГОЛУБОГО
НА РАЗЛИЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
В.А. Габович, В.А. Покровский
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины
ул. Генерала Наумова, 17, Киев, 03164, Украина
Получены масс-спектры красителя метиленового голубого на разных подложках: на
пористом титане, золоте, нанесенном на слюду, пиролитическом и терморасширенном
графите. Показаны различия и общие черты в спектрах, а также особенности
ионообразования на терморасширенном графите в сравнении с другими подложками.
METHYLENE BLUE ION FORMATION
OVER VARIOUS SURFACES
V.A. Gabovich, V.A. Pokrovsky
Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine
17 General Naumov Str., Kyiv, 03164, Ukraine
Mass-spectra have been studied of methylene dye on different substrates, namely, porous Ti, Au
sputtered on mica, pyrolytic and thermally exfoliated graphite. The common features and differences in
spectra were shown along with the peculiar properties of thermally exfoliated graphite.
|