И. М. Шевченко1, А. А. Гвозденко2, М. А. Ясная3, А. А. Блинова4, А. В. Прасолова5

1, 2, 4, 5 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Кавказский федеральный университет» (г. Ставрополь, Россия)
3 Филиал АО «НПО «Микроген» в г. Ставрополь «Аллерген» (г. Ставрополь, Россия)
1 ncstushevchenko@mail.ru, 2 gvozdenko.1999a@gmail.com, 3 jasnaja.marija@mail.ru, 4 nastya_bogdanova_88@mail.ru, 5 prasolova.lina@yandex.ru

Постановка проблемы. Гексацианоферраты d-элементов (Co, Ni, Fe) находят широкое применение в различных химико-технологических процессах, так как обладают уникальными свойствами – ионной и электронной проводимостью, ионообменной и электролитической способностью. Модификация гексацианоферратов d-элементов является актуальной проблемой, так как модификация матрицы гексацианоферрата (III) кобальта наноразмерным серебром позволит получить сенсорный материал с высокой чувствительностью и селективностью по отношению к реакции восстановления водорода в присутствии кислорода в условиях непрерывной детекции.

Цель. С помощью метода химического соосаждения получить матрицу гексацианоферрата (III) кобальта, равномерно модифицированную наноразмерным серебром.

Результаты. Выбрано оптимальное соотношение исходных веществ (K3[Fe(CN)6]:Co(NO3)2) для получения коллоидных растворов гексацианоферрата (III) кобальта с наименьшими размерами. Методом порошковой дифрактометрии установлено наличие двух кристаллических фаз в составе коллоидных частиц гексацианоферрата (III) кобальта: Co3[Fe(CN)6]2×H2O c кубической гранецентрированной решеткой (Fm3m) и KCo[Fe(CN)6]×0,5H2O с орторомбической кристаллической решеткой (Pmn21). Показано, что введение серебра стабилизирует фазовый состав гексацианоферрата (III) кобальта за счет реакции взаимодействия прекурсора серебра (AgNO3) с избытком [Fe(CN)6]3‒ в объеме коллоидного раствора и в потенциалобразующем слое частиц гексацианоферрата (III) кобальта и реакции взаимодействия с KCo[Fe(CN)6] на поверхности частиц с образованием Ag3[Fe(CN)6], которые служат центрами кристаллизации для образования наночастиц серебра на поверхности частиц гексацианоферрата (III) кобальта. Полученные данные подтверждены результатами рентгеновской дифрактометрии, сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии.

Практическая значимость. Показана возможность равномерной модификации поверхности матрицы гексацианоферрата (III) кобальта наноразмерным серебром в водных растворах.

Шевченко И.М., Гвозденко А.А., Ясная М.А., Блинова А.А., Прасолова А.В. Модификация матрицы гексацианоферрата кобальта наноразмерным серебром // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2025. Т. 17. № 4. С. 5–14. DOI: https://doi.org/ 10.18127/ j22250980-202504-01

1. Ramadan Chalil Oglou, T. Gamze Ulusoy Ghobadi, Ekmel Ozbay, Ferdi Karadas, Electrodeposited cobalt hexacyanoferrate electrode as a non-enzymatic glucose sensor under neutral conditions. Analytica Chimica Acta. 2021. Volume 1188. P. 339188. ISSN 0003-2670. https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.339188.
2. Hsiao Po-Hsuan, Chen, Chia-Yun. Insights for Realizing Ultrasensitive Colorimetric Detection of Glucose Based on Carbon/Silver Core/Shell Nanodots. ACS Applied Bio Materials. 2019. № 2. https://doi.org/10.1021/acsabm.9b00228.
3. Shen-Ming Chen. Characterization and electrocatalytic properties of cobalt hexacyanoferrate films. Electrochimica Acta. 1998. V.43. Is. 21–22. P. 3359–3369. ISSN 0013-4686. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(98)00074-7.
4. Asheesh Kumar A.B., Kanagare S., Banerjee, Pradip Kumar, M. Kumar, Jagannath, V. Sudarsan. Synthesis of cobalt hexacyanoferrate nanoparticles and its hydrogen storage properties. International Journal Hydrogen Energy. 2018. V. 43. Is. 16. P. 7998–8006. ISSN 0360-3199. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.03.011.
5. Kaplun M.M., Smirnov Y.E., Mikli V. et al. Structure of Cobalt exacyanoferrate Films Synthesized from a Complex Electrolyte. Russian Journal of Electrochemistry. 2001. № 37. P. 914–924. https://doi.org/10.1023/A:1011992109433.
6. Heli H., Eskandari I., Sattarahmady N., Moosavi-Movahedi A.A. Cobalt nanoflowers: Synthesis, characterization and derivatization to cobalt hexacyanoferrate—Electrocatalytic oxidation and determination of sulfite and nitrite. Electrochimica Acta. 2012. V. 77. P. 294–301. ISSN 0013-4686. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.06.014.
7. Yang M., Jiang J., Yang Y., Chen X., Shen G., Yu R. Carbon nanotube/cobalt hexacyanoferrate nanoparticle-biopolymer system for the fabrication of biosensors. Biosens Bioelectron. 2006. Mar. 15. V. 21(9). P. 1791-7. DOI: 10.1016/j.bios.2005.09.004. Epub 2005 Oct 17. PMID: 16230002.
8. De Matteis V. Exposure to inorganic nanoparticles: routes of entry, immune response, biodistribution and in vitro/in vivo toxicity evaluation. Toxics. 2017. № 5(4). P. 29. DOI:10.3390/toxics5040029.
9. Sendra M., Yeste M.P., Gatica J.M., Moreno-Garrido I., Blasco J. Direct and indirect effects of silver nanoparticles on freshwater and marine microalgae (Chlamydomonas reinhardtii and Phaeodactylum tricornutum). Chemosphere. 2017. № 179. P. 279–289. DOI:10.1016/j.chemosphere.2017.03.123.
10. Lee S.H., Jun B.H. Silver nanoparticles: synthesis and application for nanomedicine. Int. J. Mol. Sci. 2019. No. 20(4). P. 865.
11. Zhang X.F., Liu Z.G, Shen W., Gurunathan S. Silver nanoparticles: synthesis, characterization, properties, applications, and therapeutic approaches. Int. J. Mol. Sci. 2016. № 17(9). P. 1534. DOI:10.3390/ijms17091534.
12. Yang L., Zhen S.J., Li Y.F., Huang C.Z. Silver nanoparticles deposited on graphene oxide for ultrasensitive surface-enhanced Raman scattering immunoassay of cancer biomarker. Nanoscale. 2018. Jul 5. V. 10(25). P. 11942–11947. DOI: 10.1039/c8nr02820f. PMID: 29901677.
13. Li Lingqiao, Cui Wei, He Zhihui, Xue Weiwei, He Hui. Plasmonic Sensor Based On Silver Nanoparticles For The Detection of Glucose. 2021. 10.21203/rs.3.rs-1121070/v1.
14. Nirala N.R., Asiku J., Dvir H., Shtenberg G. N-acetyl-β-d-glucosaminidase activity assay for monitoring insulin-dependent diabetes using Ag-porous Si SERS platform. Talanta. 2022. № 1. V. 239. P. 123087. DOI: 10.1016/j.talanta.2021.123087. Epub 2021 Nov 22. PMID: 34839927.
15. ГОСТ 6709-72. Вода дистиллированная. Технические условия. М.: Стандартинформ. 2007. 12 с.