Дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та ІЧ-спектроскопії
The study of the thermochemical properties of caffeic acid and its surface complexes is important for the pharmaceutical and food industries, medicine and for development of technologies of heterogeneous catalytic pyrolysis of the renewable plant biomass components.In this work, the structure of the...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/473 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543901732569088 |
|---|---|
| author | Nastasiienko, N. N. Palianytsia, B. B. Kartel, M. T. Larsson, M. Kulik, T. V. |
| author_facet | Nastasiienko, N. N. Palianytsia, B. B. Kartel, M. T. Larsson, M. Kulik, T. V. |
| author_sort | Nastasiienko, N. N. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:04:00Z |
| description | The study of the thermochemical properties of caffeic acid and its surface complexes is important for the pharmaceutical and food industries, medicine and for development of technologies of heterogeneous catalytic pyrolysis of the renewable plant biomass components.In this work, the structure of the surface complexes of caffeic acid on the surface of nanosized cerium dioxide was investigated using FTIR spectroscopy, depending on the degree of the surface coverage (0.1–1.2 mmol/g). Thermal transformations of surface complexes were studied using temperature-programmed desorption mass spectrometry (TPD MS).The analysis of the magnitude of the difference between the assymmetric and symmetric carboxylate stretches СОО- (...) and in case of monodentate coordination, between the C=O and CO stretches (...) was carried out. Based on the obtained values of D, it can be assumed that bidentate chelating complexes ( ? 72 cm–1), bidentate bridging complexes ( ? 110 cm–1), and monodentate bound complexes ( ? 236 cm–1) of caffeic acid are present on the nanoceria surface. In addition, complexes bound through the phenolic hydroxyl groups are present on the surface. This is due to the ability of the nanoceria to generate basic hydroxyl groups that are able to deprotonate the phenolic groups to form phenolates on the surface.The analysis of mass spectrometric data allowed identification of products of thermal transformation and suggested possible ways of forming 3,4-dihydroxyphenylethylene, pyrocatechol, and phenol from surface complexes of caffeic acid, the structure of which was confirmed by data of IR spectroscopy. The kinetic parameters of the phenol formation reaction were calculated. It was established that on the surface of CeO2 the decarboxylation, dehydration and decarbonylation reactions of caffeic acid occur effectively. These reactions are the desirable processes in biomass conversion technologies. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:21Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-473 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:55Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-4732022-06-29T10:04:00Z Investigation of the interaction of caffeic acid with surface of nanosized cerium dioxide by methods of thermodesorption mass-spectrometry and IR-spectroscopy Исследование взаимодействия кофейной кислоты с поверхностью наноразмерного диоксида церия методами термодесорбционной масc-спектрометрии и ИК-спектроскопии Дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та ІЧ-спектроскопії Nastasiienko, N. N. Palianytsia, B. B. Kartel, M. T. Larsson, M. Kulik, T. V. caffeic acid cerium dioxide carboxylate complexes phenolates thermal transformations FTIR- spectroscopy TPD MS pyrocatechol hydroxybenzene кавова кислота діоксид церію карбоксилатні комплекси феноляти термічні перетворення ІЧ-спектроскопія ТПД МС пірокатехін гідроксибензол кофейная кислота диоксид церия карбоксилатные комплексы феноляты термические превращения ИК-спектроскопия ТПД МС пирокатехин гидроксибензол The study of the thermochemical properties of caffeic acid and its surface complexes is important for the pharmaceutical and food industries, medicine and for development of technologies of heterogeneous catalytic pyrolysis of the renewable plant biomass components.In this work, the structure of the surface complexes of caffeic acid on the surface of nanosized cerium dioxide was investigated using FTIR spectroscopy, depending on the degree of the surface coverage (0.1–1.2 mmol/g). Thermal transformations of surface complexes were studied using temperature-programmed desorption mass spectrometry (TPD MS).The analysis of the magnitude of the difference between the assymmetric and symmetric carboxylate stretches СОО- (...) and in case of monodentate coordination, between the C=O and CO stretches (...) was carried out. Based on the obtained values of D, it can be assumed that bidentate chelating complexes ( ? 72 cm–1), bidentate bridging complexes ( ? 110 cm–1), and monodentate bound complexes ( ? 236 cm–1) of caffeic acid are present on the nanoceria surface. In addition, complexes bound through the phenolic hydroxyl groups are present on the surface. This is due to the ability of the nanoceria to generate basic hydroxyl groups that are able to deprotonate the phenolic groups to form phenolates on the surface.The analysis of mass spectrometric data allowed identification of products of thermal transformation and suggested possible ways of forming 3,4-dihydroxyphenylethylene, pyrocatechol, and phenol from surface complexes of caffeic acid, the structure of which was confirmed by data of IR spectroscopy. The kinetic parameters of the phenol formation reaction were calculated. It was established that on the surface of CeO2 the decarboxylation, dehydration and decarbonylation reactions of caffeic acid occur effectively. These reactions are the desirable processes in biomass conversion technologies. Изучение термохимических свойств кофейной кислоты и ее поверхностных комплексов является важным для фармацевтической и пищевой промышленности, медицины, а также для разработки технологий гетерогенного каталитического пиролиза компонентов возобновляемой растительной биомассы.В этой работе изучена структура поверхностных комплексов кофейной кислоты на поверхности наноразмерного диоксида церия с использованием ИК-спектроскопии в зависимости от степени покрытия поверхности (0,1-1,2 ммоль/г). Термические превращения поверхностных комплексов были изучены с использованием температурно-программированной десорбционной масс-спектрометрии (ТПД МС).Был проведен анализ величины D – разницы между асимметричными и симметричными колебаниями СОО--группы (...) и в случае монодентатной координации между C=O и CO- колебаниями (...). Исходя из полученных значений D, можно предположить, что на поверхности наноразмерного диоксида церия присутствуют бидентатные хелатные комплексы ( ? 72 см–1), бидентатные мостиковые комплексы ( ? 110 см–1) и монодентно связанные комплексы ( ? 236 см–1) кофейной кислоты. Кроме того, на поверхности присутствуют комплексы, связанные через фенольные гидроксильные группы. Это связано со способностью наноразмерного диоксида церия генерировать основные гидроксильные группы, которые способны депротонировать фенольные группы с образованием фенолятов на поверхности.Анализ масс-спектрометрических данных позволил идентифицировать продукты термической трансформации и предложить возможные способы образования 3,4-дигидроксифенилэтилена, пирокатехина и фенола из поверхностных комплексов кофейной кислоты, структура которых была подтверждена данными ИК-спектроскопии. Рассчитаны кинетические параметры реакции образования фенола. Было установлено, что на поверхности CeO2 эффективно протекают реакции декарбоксилирования, дегидратации и декарбонилирования кофейной кислоты. Эти реакции являются желательными процессами в технологиях конверсии биомассы. Дослідження термохімічних властивостей кавової кислоти та її поверхневих комплексів важливі для фармацевтичної і харчової промисловості, медицини, а також для розробки технології гетерогенного каталітичного піролізу компонент відновлюваної рослинної біомаси.У цій роботі методом ІЧ-спектроскопії досліджено структуру комплексів кавової кислоти на поверхні нанорозмірного діоксиду церію в залежності від концентрації кавової кислоти на поверхні (0.1–1.2 ммоль/г), а також вивчено термічні перетворення поверхневих комплексів за допомогою температурно-програмованої десорбційної мас-спектрометрії (ТПД МС).Проведено аналіз різниці частот між асиметричними та симетричними коливаннями СОО–-групи (...) і для випадку монодентатної координації між коливаннями С=О та С-О– (...). Виходячи з отриманих значень D, можна припустити, що на поверхні нанорозмірного діоксиду церію присутні бідентатні хелатні комплекси (D ? 72 см-1), бідентатні місткові комплекси (D ? 110 см-1) та монодентно зв'язані комплекси (D ? 236 см–1) кавової кислоти. Крім того, на поверхні присутні комплекси, зв’язані через фенольні гідроксильні групи. Це пов’язано зі здатністю нанорозмірного діоксиду церію генерувати осн?вні гідроксильні групи, які здатні депротонувати фенольні групи з утворенням фенолятів на поверхні.Аналіз мас-спектрометричних даних дозволив ідентифікувати продукти термічної трансформації та виявив можливі шляхи формування 3,4-дигідроксифенілетилену, пірокатехіну та фенолу з поверхневих комплексів кавової кислоти, структура яких була підтверджена даними ІЧ-спектроскопії. Розраховано кінетичні параметри реакції формування фенолу. Встановлено, що на поверхні CeO2 ефективно відбуваються реакції декарбоксилювання, дегідратації та декарбонілювання кавової кислоти. Ці реакції є бажаними процесами в технологіях конверсії біомаси. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2018-08-23 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/473 10.15407/hftp09.03.275 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 9 No. 3 (2018): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 275-288 Химия, физика и технология поверхности; Том 9 № 3 (2018): Химия, физика и технология поверхности; 275-288 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 9 № 3 (2018): Хімія, фізика та технологія поверхні; 275-288 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp09.03 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/473/473 Copyright (c) 2018 N. N. Nastasiienko, B. B. Palianytsia, M. T. Kartel, M. Larsson, T. V. Kulik |
| spellingShingle | кавова кислота діоксид церію карбоксилатні комплекси феноляти термічні перетворення ІЧ-спектроскопія ТПД МС пірокатехін гідроксибензол Nastasiienko, N. N. Palianytsia, B. B. Kartel, M. T. Larsson, M. Kulik, T. V. Дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та ІЧ-спектроскопії |
| title | Дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та ІЧ-спектроскопії |
| title_alt | Investigation of the interaction of caffeic acid with surface of nanosized cerium dioxide by methods of thermodesorption mass-spectrometry and IR-spectroscopy Исследование взаимодействия кофейной кислоты с поверхностью наноразмерного диоксида церия методами термодесорбционной масc-спектрометрии и ИК-спектроскопии |
| title_full | Дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та ІЧ-спектроскопії |
| title_fullStr | Дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та ІЧ-спектроскопії |
| title_full_unstemmed | Дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та ІЧ-спектроскопії |
| title_short | Дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та ІЧ-спектроскопії |
| title_sort | дослідження взаємодії кавової кислоти з поверхнею нанорозмірного діоксиду церію методами термодесорбційної мас-спектрометрії та іч-спектроскопії |
| topic | кавова кислота діоксид церію карбоксилатні комплекси феноляти термічні перетворення ІЧ-спектроскопія ТПД МС пірокатехін гідроксибензол |
| topic_facet | caffeic acid cerium dioxide carboxylate complexes phenolates thermal transformations FTIR- spectroscopy TPD MS pyrocatechol hydroxybenzene кавова кислота діоксид церію карбоксилатні комплекси феноляти термічні перетворення ІЧ-спектроскопія ТПД МС пірокатехін гідроксибензол кофейная кислота диоксид церия карбоксилатные комплексы феноляты термические превращения ИК-спектроскопия ТПД МС пирокатехин гидроксибензол |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/473 |
| work_keys_str_mv | AT nastasiienkonn investigationoftheinteractionofcaffeicacidwithsurfaceofnanosizedceriumdioxidebymethodsofthermodesorptionmassspectrometryandirspectroscopy AT palianytsiabb investigationoftheinteractionofcaffeicacidwithsurfaceofnanosizedceriumdioxidebymethodsofthermodesorptionmassspectrometryandirspectroscopy AT kartelmt investigationoftheinteractionofcaffeicacidwithsurfaceofnanosizedceriumdioxidebymethodsofthermodesorptionmassspectrometryandirspectroscopy AT larssonm investigationoftheinteractionofcaffeicacidwithsurfaceofnanosizedceriumdioxidebymethodsofthermodesorptionmassspectrometryandirspectroscopy AT kuliktv investigationoftheinteractionofcaffeicacidwithsurfaceofnanosizedceriumdioxidebymethodsofthermodesorptionmassspectrometryandirspectroscopy AT nastasiienkonn issledovanievzaimodejstviâkofejnojkislotyspoverhnostʹûnanorazmernogodioksidaceriâmetodamitermodesorbcionnojmascspektrometriiiikspektroskopii AT palianytsiabb issledovanievzaimodejstviâkofejnojkislotyspoverhnostʹûnanorazmernogodioksidaceriâmetodamitermodesorbcionnojmascspektrometriiiikspektroskopii AT kartelmt issledovanievzaimodejstviâkofejnojkislotyspoverhnostʹûnanorazmernogodioksidaceriâmetodamitermodesorbcionnojmascspektrometriiiikspektroskopii AT larssonm issledovanievzaimodejstviâkofejnojkislotyspoverhnostʹûnanorazmernogodioksidaceriâmetodamitermodesorbcionnojmascspektrometriiiikspektroskopii AT kuliktv issledovanievzaimodejstviâkofejnojkislotyspoverhnostʹûnanorazmernogodioksidaceriâmetodamitermodesorbcionnojmascspektrometriiiikspektroskopii AT nastasiienkonn doslídžennâvzaêmodííkavovoíkislotizpoverhneûnanorozmírnogodíoksiduceríûmetodamitermodesorbcíjnoímasspektrometríítaíčspektroskopíí AT palianytsiabb doslídžennâvzaêmodííkavovoíkislotizpoverhneûnanorozmírnogodíoksiduceríûmetodamitermodesorbcíjnoímasspektrometríítaíčspektroskopíí AT kartelmt doslídžennâvzaêmodííkavovoíkislotizpoverhneûnanorozmírnogodíoksiduceríûmetodamitermodesorbcíjnoímasspektrometríítaíčspektroskopíí AT larssonm doslídžennâvzaêmodííkavovoíkislotizpoverhneûnanorozmírnogodíoksiduceríûmetodamitermodesorbcíjnoímasspektrometríítaíčspektroskopíí AT kuliktv doslídžennâvzaêmodííkavovoíkislotizpoverhneûnanorozmírnogodíoksiduceríûmetodamitermodesorbcíjnoímasspektrometríítaíčspektroskopíí |