СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНОРОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ
Processes of interaction between carbon quantum dots (CQDs) and solutions of rhodium, ruthenium and palladium chlorides in the surface layer have been investigated by electron and IR spectroscopy. When rhodium chloride is added to a solution of CQDS, a bathochromic shift of the β- and p-absorption b...
Saved in:
| Date: | 2020 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/117 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Ukrainian Chemistry Journal |
| Download file: |  |
Institution
Ukrainian Chemistry Journal| _version_ | 1871465403438333952 |
|---|---|
| author | Ogenko, Volodymyr Orysyk, Svitlana Kharkova, Ljudmila Yanko, Oleg |
| author_facet | Ogenko, Volodymyr Orysyk, Svitlana Kharkova, Ljudmila Yanko, Oleg |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Volodymyr Ogenko",
"institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine"
},
{
"author": "Svitlana Orysyk",
"institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine"
},
{
"author": "Ljudmila Kharkova",
"institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine"
},
{
"author": "Oleg Yanko",
"institution": "V.I. Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine"
}
] |
| author_sort | Ogenko, Volodymyr |
| baseUrl_str | https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T08:23:42Z |
| description | Processes of interaction between carbon quantum dots (CQDs) and solutions of rhodium, ruthenium and palladium chlorides in the surface layer have been investigated by electron and IR spectroscopy. When rhodium chloride is added to a solution of CQDS, a bathochromic shift of the β- and p-absorption bands (ABs) at 48725 and 41711 cm-1 as well as hypsochromic shift of the α-AB at 28935 cm-1 indicate that rhodium adsorption occurs on the surface of CQDs. The bathochromic shift of the absorption bands at 22400 сm1 together with the hypsochromic shift of ABs corresponding to d-d electron transitions in the metal ions indicates the formation of rhodium with CQDs. When ruthenium and palladium chlorides are added to an aqueous solution of CQDs, the intensive of ABs characterizing the complex anions [RuCl6]3-, [RuCl6]2- or [PdCl4]2- are absent in the UV-Vis spectra. This indicates the passage of adsorption processes of metals on the surface of CQDs.  The present of ABs (at 27055 and 25125 сm-1) indicate the trivalent state of ruthenium ion; the p-ABs bathochromic shift as well as α-ABs hypsochromic shift indicates the probable complex formation of CQDs with Ru3+ ions. The change in the position of the absorption bands of d-d electron transitions (at 25448 сm1) together with the bathochromic shift of p-ABs and hypsochromic shift of α-ABs indicates a change in coordination environment in the palladium ion with the possible formation of Pd → N bond. The IR-spectra data of CQDs showed the presence of a number of characteristic ABs for functionalized CQDs: ν(N–H) at 3260 сm1, (C=O) at 1830, 1840 and 1850 сm1, –С=O(NH) at 1770 сm1, ν(C=N) at 1680 and δ(N–H) at 1640 сm1, which confirms the coordination of metals on the surface of CQDs. |
| doi_str_mv | 10.33609/0041-6045.86.1.2020.3-11 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:43:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
НЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1 3
УДК 543.4, 546.96, 546.98 doi: 10.33609/0041-6045.86.1.2020.3-11
В.М. Огенко, С.І. Орисик, Л.Б. Харькова, О.Г. Янко
СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНО-
РОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІ-
ТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І.Вернадського НАН України,
просп. академіка Палладіна, 32/34, Київ, 03142, Україна
*e-mail: kharkova.ljudmila@gmail.com
Методами електронної та ІЧ-спектроскопії досліджено поведінку розчинів хлори-
дів родію, рутенію та паладію у поверхневому шарі вуглецевих квантових точок
(ВКТ). Встановлено, що, відповідні зміни смуг поглинання π→π*, n→π* елект-
ронних переходів в УФ-області ВКТ, а також смуг поглинання переходів з перено-
сом заряду з ліганду на метал і d-d-електронних переходів у розчинах хлоридів ме-
талів (у видимій області) свідчать як про сорбцію металів на поверхні ВКТ, так і
про можливе координування їх з ВКТ. Аналіз ІЧ-спектрів ВКТ також показав ная-
вність ряду характеристичних смуг поглинання для функціалізованих ВКТ, що пі-
дтверджує координацію металів на поверхні ВКТ.
К л ю ч о в і с л о в а: квантово-розмірні, метал-вуглецеві, каталітичні системи,
родій, рутеній, паладій.
ВСТУП. Серед методів синтезу нано-
розмірних каталізаторів усе більшого
значення набувають способи синтезу кла-
стерів металів заданих розмірів на повер-
хні функціоаналізованих носіїв (Al2O3,
SiO2, графенових структур), так як у ро-
ботах Г.Б. Сєргєєва і В.І. Бухтіярова по-
казано, що системи на основі нанороз-
мірних металів проявляють максимальну
каталітичну активність за рахунок кван-
тово-розмірних ефектів [1, 2]. Шаруваті
вуглецеві гідрофобно-гідрофільні струк-
тури найбільш цікаві у цьому плані, оскі-
льки у них можливе утворення активних
адсорбційних центрів у заданих співвід-
ношеннях. Таким чином вдається розді-
лити реагуючі молекули за енергіями ад-
сорбційної взаємодії на фронтальній
площині гідрофобної поверхні та гідро-
фільним групам по периметру адсор-
бенту, що може забезпечувати більш оп-
тимальні умови проходження хімічних
взаємодій та перетворень у поверхневому
шарі носія. Атоми металів, які здатні до
координаційної взаємодії з функціональ-
ними групами носія, розташовуються на
© В.М. Огенко, С.І. Орисик, Л.Б. Харькова, О.Г. Янко, 2020
mailto:kharkova.ljudmila@gmail.com
В.М. Огенко, С.І. Орисик, Л.Б. Харькова, О.Г. Янко
4 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1
його поверхні на певних відстанях один
від одного за рахунок координаційного
зв’язку, що надає нові можливості у про-
цесі дизайну таких каталітичних систем
[3].
Виявлено ефективні прийоми моди-
фікування електронно-донорних власти-
востей поверхні шляхом введення атомів
азоту у гексагональну структуру вугле-
цевих систем. Таким чином, авторам ро-
боти [4] вдалося отримати желатиноподі-
бні гелі значно вищої антиоксидантної
активності, ніж у вихідних речовинах. У
роботі [5] оксид графену використовува-
ли як зручний каталізатор у процесі депо-
лімеризації целюлози в глюкозу, а у ро-
боті [6] – в процесі отримання вуглецевих
трубок із карбоксиметилцелюлози. Особ-
ливий інтерес представляють каталізато-
ри на основі біметалевих сплавів у проце-
сах риформінгу газу, прямого синтезу
етанолу із синтез газу, крос-сполучення
[7, 8]. Разом з тим, процес отримання на-
нокаталізаторів заданих розмірів на осно-
ві графену представляє складну задачу.
Робота направлена на синтез та спек-
тральні дослідження потенційно перспек-
тивних нанокаталізаторів на основі вуг-
лецевих квантових точок (ВКТ) і осадже-
них та відновлених на них металів плати-
нової групи: родію, рутенію та паладію із
водних розчинів їх хлоридів.
ЕКСПЕРЕМЕНТ ТА ОБГОВОРЕННЯ
РЕЗУЛЬТАТІВ. Розчин ВКТ синтезували
автоклавним гідротермальним методом
[1] з лимонної кислоти та етилендіаміну.
Для цього 1,05 г лимонної кислоти та 0,3
г етилендіаміну розчиняли у 10 мл дисти-
льованої води, суміш переносили у фто-
ропластовий реактор у металевому кожу-
сі і нагрівали при 200оС протягом 5 годин
у муфельній шафі. Відомо, що графенові
квантові точки характеризуються інтен-
сивною люмінесценцією, діапазон емісії
якої залежить від їх розміру. На рис. 1
наведено характерний вигляд випромі-
нюючих квантових точок при збудженні
лазерним світлом λ=532 нм, які мають
жовтий, зелений, фіолетовий, блакитний і
навіть білий колір. Вміст ВКТ у продукті
синтезу, визначений ваговим методом,
складав 85 мг/мл.
Рис. 1. Характерний вигляд випромінюючих
квантових точок при збудженні лазерним
світлом λ=532 нм на полосі конусу Тіндаля.
Розчини хлориду родію (СRh =
5,18 мг/мл) та хлориду рутенію (СRu =
5,0 мг/мл) отримували із солей
RhCl3·4H2O та RuCl3 розчиненням їх у
воді та 0,1н соляній кислоті відповідно,
розчин хлориду паладію (СPd= 5,6 мг/мл)
– розчиненням порошку металу у 0,1н
соляній кислоті у присутності перекису
водню. Концентрації металів у розчинах
визначали атомно-адсорбційним мето-
дом.
Електронні спектри поглинання заре-
Синтез та спектральні характеристики перспективних нанорозмірних вуглецевих носіїв…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1 5
єстровані на Specord UV-VIS, товщина
кварцових кювет 1 мм. Коефіцієнт ексти-
нкції (ε, М−1 ∙ см−1) визначали на основі
Закону Бугера-Ламберта-Бера за методи-
кою, вказаною у роботі [9]. Запис ІЧ спе-
ктрів проводили на Specord М-80, нано-
сячи 3 краплі розчину на поліетиленову
плівку з наступним його висушуванням.
Після нагрівання на повітрі при темпера-
турі 500-600оС плівка ВКТ повністю оки-
слюється.
Рис. 2. Спектри поглинання водного розчину
ВКТ, СВКТ= 0,1403 мг/мл.
На рис 2, (табл. 1) представлено елек-
тронний спектр поглинання продукту си-
нтезу – розчину ВКТ у воді. Як і для ха-
рактерних сполук з конденсованими вуг-
лецевими кільцями, в УФ області, для
даного розчину характерна присутність
трьох смуг поглинання (СП): плечеподіб-
них при 48725 см-1 і 41711·см-1 та СП при
28935 см-1, які відповідають так званим
β-, p- та α-СП, що відрізняються по інтен-
сивності. Найінтенсивнішою є β-СПВКТ
при 48725 см-1 (ε = 55,3), а найменшою по
інтенсивності – α-СПВКТ при 28935 (ε =
18,7) [10]. Крім того, наявність слабо ін-
тенсивної СП при 22400 см-1 свідчить про
модифікацію ВКТ (а саме зміну функціо-
нальних груп на периферії конденсованих
кілець на більш полярні) та ймовірну по-
яву несиметричних конденсованих кі-
лець, що зумовлює зміщення переходу
n→π* в довгохвильову область. Зазначені
СП по відношенню до класичних ненаси-
чених вуглеводнів знаходяться у батох-
ромному зміщенні, що викликано вели-
кою кількістю конденсованих кілець ВКТ
та відповідною полярністю розчинника.
Рис.3. Спектри поглинання водних розчинів:
1 – ВКТ з хлоридом родію (СВКТ= 0,1403
мг/л, СRh= 0,0065 мг/л); 2 – розчину ВКТ
СВКТ= 0,1403 мг/мл; 3 – хлориду родію, СRh=
0,0669 мг/л.
На рис. 3, (табл. 1) представлено спе-
ктри поглинання водних розчинів: ВКТ з
хлоридом родію (СRh : Свкт = 1:20) (крива
1), ВКТ (крива 2) та хлориду родію за від-
сутності ВКТ (крива 3). У спектрі водного
розчину хлориду родію (рис. 3, 3) в УФ
області спостерігається інтенсивна СП
при 45571 см-1 (ε=24,91), що відповідає
електронним переходам (π+ϭ)2t1u→2eg та
характеризує шестикоординаційний гало-
генідний комплекс [RhCl6]3- [11]. Малоін-
тенсивні СП при 32270 см-1 (ε= 1,41),
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D1%8C_(%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0_%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F)
В.М. Огенко, С.І. Орисик, Л.Б. Харькова, О.Г. Янко
6 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1
22270 (ε = 0,16) та 25903 см-1 (ε = 0,63)
відповідають за електронні переходи з
переносом заряду з металу на ліганд та d-
d-електронні переходи 1А1→3Т2 і
1А1→3Т1, які характеризують перебування
металу у трьохвалентному стані [11-13].
При введенні у розчин ВКТ хлориду ро-
дію (СRh : Свкт = 1:20) відбувається батох-
ромне зміщення β-, p-СПВКТ на 625 і 351
см-1 та гіпсохромне зміщення α-СПВКТ на
40 см-1 (рис. 3, 1). Відсутність у розчині
інтенсивної СП, яка характеризує елект-
ронні переходи (π+ϭ)2t1u→2eg, вказує на
проходження адсорбції металу на повер-
хні ВКТ. При цьому, батохромне зміщен-
ня СП, що відповідає за електронні пере-
ходи n→π* на 185 см-1 разом з гіпсохро-
мним зміщенням d-d-електронних пере-
ходів в іоні металу на 652 см-1 свідчить
про утворення комплексних сполук мета-
лу з ВКТ.
Рис. 4. Спектри поглинання водних розчинів:
ВКТ з хлоридом рутенію (СВКТ= 0,1403 мг/л,
СRu = 0,0063 мг/л); 2 – розчину ВКТ СВКТ=
0,1403 мг/мл; 3 – хлориду рутенію, СRu =
0,125 мг/л.
За відсутності ВКТ, у спектрі водного
розчину хлориду рутенію (рис. 4, 3) в УФ
області спостерігаються дві інтенсивні
СП при 47404 см-1 (ε=135,34) та 35803 см-
1 (ε= 84,12), які відповідають за електрон-
ні переходи (π+ϭ)2t1u→2eg та перенос заряду
з ліганду на метал [13, 14]. Крім цього, у
спектрі присутні малоінтенсивні СП:
плечеподібна при 31545 см-1 (ε= 14,58) та
СП при 23430 см-1 (ε= 4,14), які відпові-
дають як за переходи з переносом заряду
з металу на ліганд так і за d-d-електронні
переходи [13, 14]. Слід відмітити, що дані
СП характеризують перебування іону ме-
талу як у трьох- (31545 см-1), так і у чоти-
рьохвалентному (23430 см-1) стані.
Спектр водного розчину ВКТ з руте-
нієм (рис. 4, 1) подібний до попереднього
спектру ВКТ з родієм з аналогічними
змінами. В УФ області спектру відсутня
інтенсивна СП, яка характеризує перебу-
вання іону металу у шестикоординацій-
ному оточенні хлорид-аніонів [14]. Це
свідчить про проходження адсорбції ме-
талу на поверхні ВКТ. Крім того, наяв-
ність компоненту СП при 27055 та 25125
см-1, що є складовою α-СПВКТ, та які ви-
значено після розкладу спектру на Гаусо-
ві компоненти, свідчить про дублетний
електронний перехід з основного рівня
2T2 на енергетичний рівень 2A1 терму 2I та
перебування іону рутенію у трьохвалент-
ному стані. Батохромне зміщення p-
СПВКТ на 128 см-1 та гіпсохромне зміщен-
ня α-СПВКТ на 161 см-1 свідчить про ймо-
вірне комплексоутворення ВКТ з іоном
Ru3+ [13, 14].
У спектрі водного розчину хлориду
паладію (рис. 5, 3 ; табл. 1) в УФ області
спостерігаються три смуги поглинання
при 48128 (ε= 178,19), 42112 (ε= 124,17)
та 32470 см-1 (ε= 11,94), які відповідають
електронним переходам з переносом за
Синтез та спектральні характеристики перспективних нанорозмірних вуглецевих носіїв…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1 7
Т а б л и ц я 1.
Смуги поглинання (ν, см-1) та коефіцієнти екстинкції (ε, М−1∙см−1) досліджуваних розчинів.
Розчин ν ε ν ε ν ε ν ε ν, ε ν, ε
ВКТ +
H2O
48725
п*
58,08 41711
п*
28,23 36500 28935 18,50 22380 6,09
RhCl3
+ H2O
45571 24,91 32270 1,41 25903 0,63 22903 0,16
ВКТ +
RhCl3
+ H2O
48312
п*
41360
п*
34,53 36270 28975 2,19 26830 22145
RuCl3
+ H2O
47404 135,34 41583 35,71 35803 84,12 31545
п*
14,58 23430 4,14
ВКТ +
RuCl3
+ H2O
41583
п*
35,71 35183
п*
18,07 29096 12,82 27055
п*
14,16 25125 8,08
PdCl3
+ H2O
48128 178,19 42112 124,17 32470
п*
11,94 24200 6,96
ВКТ +
Pd
+ H2O
41176
п*
33,69 29191 25448 8,62
п* – плечеподібна смуга поглинання
ряду з ліганду на метал: 2eu→3b1g,
3eu,b2u→3b1g та πеu→b1g [11-13]. Крім то-
го, зареєстровано одну смугу поглинання
у видимій області при 24200 см-1 (ε=
6,96), яка відповідає d-d-електронним пе-
реходам в іоні металу (2eg→3b1 g) та свід-
чить про гідролізовану форму металу,
скоріш за все складу [PdCl3(H2O)]–.
Характер спектру водного розчину ВКТ з
паладієм (рис. 5, 1) аналогічний поперед-
нім спектрам. Відсутність інтенсивної СП
при 48128 см-1, яка характеризує перебу-
вання іону паладію у формі [PdCl4]2-, сві-
дчить про адсорбцію металу на поверхні
ВКТ. При цьому, зміна хвильового числа
d-d-електронних переходів (25448 см-1)
разом з батохромним зміщенням p-СПВКТ
на 535 см-1 та гіпсохромним зміщенням α-
СПВКТ на 256 см-1 свідчить про заміну ко-
Рис.5. Спектри поглинання водних розчинів:
ВКТ з хлоридом паладію (СВКТ= 0,1403 мг/л,
СPd = 0,0070 мг/л); 2 – розчину ВКТ СВКТ=
0,1403 мг/мл; 3 – хлориду паладію, СPd =
0,1400 мг/л.
ординаційного оточення в іоні металу з
можливим формуванням зв’язку Pd→N
[11-13].
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D1%8C_(%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0_%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F)
В.М. Огенко, С.І. Орисик, Л.Б. Харькова, О.Г. Янко
8 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1
Наявність в усіх спектрах досить сла-
бо інтенсивних СП, які відповідають за d-
d-електронні переходи в іоні металу, сві-
дчить про те, що більшість металу адсор-
бовано на поверхні ВКТ.
В ІЧ-спектрах ВКТ з родієм, рутенієм
та паладієм присутні ряд характеристич-
них смуг поглинання для функціалізова-
них ВКТ. У високочастотній області при-
сутні широкі СП при 3500, 3260 та 2930-
3000 см-1, характерні для валентних коли-
вань Н2О, ν(N–H) та ν(С–Н)Ar [10]. Наяв-
ність декількох смуг поглинання валент-
них коливань карбонільної групи (C=O)
при 1830, 1840 та 1850 см-1 свідчить про
присутність у досліджуваному зразку ан-
гідридної групи з шестичленними спря-
женими насиченими та ненасиченими
циклами; СП дублетного характеру при
1770 см-1 свідчить про наявність у зразку
групи атомів –С=O(NH), а СП при 1680 та
дублет при 1640 см-1 характеризують ко-
ливання ν(C=N) та δ(N–H) [10, 15]. Вале-
нтні коливання (С=С) ароматичних кілець
проявляються декількома СП в області
1610-1540 см-1. При 1420 та 1280 см-1
присутні площинні деформаційні коли-
вання (С–Н) та ν(–C–N–), а при 980 см-1 –
позаплощинні δ(С–Н). Також у спектрах
присутні СП δ(С–Н), характерні для 1,3-
та 1,2,3-заміщених ароматичних похід-
них, а у низькочастотній області при 330-
340 см-1 присутні СП ν(Rh–Cl, Ru–Cl, Pd–
Cl) [13, 15, 16].
ВИСНОВКИ. Таким чином, дослідже-
ння поведінки розчинів хлоридів родію,
рутенію та паладію у поверхневому шарі
ВКТ показало координацію металів на
поверхні ВКТ з ймовірним утворенням
координаційних зв’язків з ними по їх дос-
тупній поверхні, що важливо для синтезу
двох- та трьохкомпонентних перспектив-
них каталізаторів на основі послідовного
нанесення заданих кількостей хлоридів
металів з послідуючим їх відновленням
до нульвалентного стану.
СИНТЕЗ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕ-
РИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАНОРАЗ-
МЕРНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ
ДЛЯ АДСОРБЦИОННЫХ И КАТАЛИТИ-
ЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В.М.Огенко, С.И.Орысык, Л.Б.Харькова*,
О.Г.Янко
Институту общей и неорганической химии
Национальной Академии Наук Украины, 32-
34 пр. Академика Палладина, 32/34, Киев,
03142, Украина
*e-mail: kharkova.ljudmila@gmail.com
Методами электронной и ИК-
спектроскопии исследовано поведение рас-
творов хлоридов родия, рутения и палладия в
поверхностном слое углеродных квантовых
точек (УКТ). Установлено, что соответст-
вующие изменения полос поглощения π→π*,
n→π* электронных переходов в УФ-области
УКТ, а также полос поглощения переходов с
переносом заряда с лиганда на металл и d-d-
электронных переходов в растворах хлори-
дов металлов (в видимой области) свидетель-
ствуют как о сорбции металлов на поверхно-
сти УКТ, так и о возможной их координации
с УКТ. Анализ ИК-спектров УКТ также по-
казал наличие ряда характеристических по-
лос поглощения для функциализованных
УКТ, что подтверждает координацию метал-
лов на поверхности УКТ.
К л ю ч е в ы е с л о в а: квантово-размер-
ные, металл-углеродные, каталитические
mailto:kharkova.ljudmila@gmail.com
Синтез та спектральні характеристики перспективних нанорозмірних вуглецевих носіїв…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1 9
системы, родий, рутений, палладий.
SYNTHESIS AND SPECTRAL CHARACTE-
RISTICS OF PERSPECTIVE NANOSIZED
CARBON QUANTUM DOTS FOR ADSORP-
TION AND CATALYTIC PROCESSES
V.M.Ohenko, S.I.Orysyk, L.B.Kharkova*,
O.G.Yanko
Vernadsky Institute of General and Inorganic
Chemistry of the National Academy of Sciences
of Ukraine, 32-34 Academic Palladin Avenue,
Kyiv, 03142, Ukraine
*e-mail: kharkova.ljudmila@gmail.com
Processes of interaction between carbon
quantum dots (CQDs) and solutions of rhodium,
ruthenium and palladium chlorides in the sur-
face layer have been investigated by electron
and IR spectroscopy. When rhodium chloride is
added to a solution of CQDS, a bathochromic
shift of the β- and p-absorption bands (ABs) at
48725 and 41711 cm-1 as well as hypsochromic
shift of the α-AB at 28935 cm-1 indicate that
rhodium adsorption occurs on the surface of
CQDs. The bathochromic shift of the absorption
bands at 22400 сm1 together with the
hypsochromic shift of ABs corresponding to d-d
electron transitions in the metal ions indicates
the formation of rhodium with CQDs. When
ruthenium and palladium chlorides are added to
an aqueous solution of CQDs, the intensive of
ABs characterizing the complex anions
[RuCl6]3-, [RuCl6]2- or [PdCl4]2- are absent in the
UV-Vis spectra. This indicates the passage of
adsorption processes of metals on the surface of
CQDs. The present of ABs (at 27055 and 25125
сm-1) indicate the trivalent state of ruthenium
ion; the p-ABs bathochromic shift as well as α-
ABs hypsochromic shift indicates the probable
complex formation of CQDs with Ru3+ ions. The
change in the position of the absorption bands of
d-d electron transitions (at 25448 сm1) together
with the bathochromic shift of p-ABs and
hypsochromic shift of α-ABs indicates a change
in coordination environment in the palladium
ion with the possible formation of Pd → N
bond. The IR-spectra data of CQDs showed the
presence of a number of characteristic ABs for
functionalized CQDs: ν(N–H) at 3260 сm1,
(C=O) at 1830, 1840 and 1850 сm1, –С=O(NH)
at 1770 сm1, ν(C=N) at 1680 and δ(N–H) at
1640 сm1, which confirms the coordination of
metals on the surface of CQDs.
K e y w o r d s: quantum-dimensional, metal-
carbon, catalytic systems, rhodium, ruthenium,
palladium.
ЛIТЕРАТУРА
1. Сергеев Г.Б. Нанохимия. -М.: Московс-
кий Университет, 2003. -С. 201–217.
2. Бухтuяров В.И., Мороз Б.Л., Бекк И.Е.,
Просвирин И.П. Размерные эффекты в
катализе нанесенными наночастицами
металлов. // Катализ в промышленности.
-2008. -8, № 5. -С. 44–56.
3. Yuge R., Zhang M., Tomonari M. et al. Site
identification of Carboxyl groups on
graphene edges with Pt derivatives. // ASC
NANO. -2008. -2, № 9. -P. 1865–1870.
4. Eletskii A.V., Iskandarova I.M., Knizhnik
A.A., Krasikov D.N. Graphene: fabrication
methods and thermophysical properties. //
Uspekhi Fizicheskikh Nauk. -2011. -181, №
3. -Р. 233–268.
5. Boonyakarn T., Wataniyakul P., Boonnoun
P. et al. Enhanced levulinic acid production
from cellulose by combined bronsted
hydrothermal carbon and lewis acid
catalysts. // Ind. Eng. Chem. Res. -2019. -
58. -P.2697–2703.
6. Dubrovina L.V, Naboka O.V., Ogenko V.M.
et al. One-pot synthesis of carbon nanotubes
mailto:kharkova.ljudmila@gmail.com
В.М. Огенко, С.І. Орисик, Л.Б. Харькова, О.Г. Янко
10 ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1
from renewable resource: cellulose acetate.
// J. Mater. Sci. -2013. DOI:
10.1007/s10853-013-7793-8.
7. Guo Y., Lin Y., Wang Y. Catalytic and drifts
Studies of Pt-based bimetallic alloy
catalysts in aqueous-phase reforming o f
glycerol. // Ind. Eng. Chem. Res. -2019. -
58. -P.2649–2758.
8. Zhong H., Wang Y., Guo S. et al. Mutua l
tailored bimetallic Rh-Co Supported on La
modified SiO2 for direct ethanol synthesis
from syngas. // Ind. Eng. Chem. Res. -2019.
-58. -P. 2631–2643.
9. Скопенко В.В., Зуб В.Я. Координаційна
хімія. Практикум. -К.: Вид.-полігр. центр
"Київський університет", 2002. -331 с.
10. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. При-
менение УФ, ИК- и ЯМР-спектроскопии
в органической химии. Учебное пособие
для вузов. -М.: «Высшая школа», 1971. -
264 с.
11. Буслаева Т.М., Симанова С.А. Состоя-
ние платиновых металлов в солянокис-
лых и хлоридных растворах. Палладий,
платина, родий, иридий. // Координац.
химия. -1999. -25, №3. -С. 165-176.
12. Буслаева Т.М., Умрейко Д.С., Новиц-
кий Г.Г. Химия и спектроскопия галоге-
нидов платиновых металлов. -Минск:
Университетское, 1990. -279 с.
13. Ливер Э. Электронная спектроскопия
неорганических соединений. -М: Мир,
1987. -1. -493 с.
14. Буслаева Т.М., Симанова С.А. Состоя-
ние платиновых металлов в солянокис-
лых и хлоридных водных растворах. Ру-
тений, осмий. // Координац. химия. -
2000. -26, №6. -С. 403-411.
15. Bel’skaya O.B., Gulyaeva О.B.,
Gulyaeva T.I. et al. // Interaction between
Pt(IV) and Pd(II) Chloro Complexes in
Solution and on the Al2O3 Surface //
Kinetics and Catalysis. -2010. -51, № 1. -P.
105–119.
16. Hola K., Sudovska M., Kalitchuk S. et al.
Grafiticnitrogen triggers red fluorescence in
carbon dots. // АСS NANO. -2017. -11, №
12. -P. 12402–12410.
REFERENCES
1. Sergeev G.B. Nanochemistry. (Moscow:
Moscow University, 2003). [in Russian].
2. Bukhtiyarov V.I., Moroz B.L., Bekk I.Ye.,
Prosvirin I.P. Size effects in catalysis by
deposited metal nanoparticles. Kataliz v
Promyshlennosti. 2008. 8: 44.
3. Yuge R., Zhang M., Tomonari M.,
Yoshitake T., Iijima S., Yudasaka M. Site
identification of Carboxyl groups on
graphene edges with Pt derivatives. ASC
NANO. 2008. 2: 1865.
4. Eletskii A.V., Iskandarova I.M., Knizhnik
A.A., Krasikov D.N. Graphene: fabrication
methods and thermophysical properties.
Uspekhi Fizicheskikh Nauk. 2011. 181: 233.
5. Boonyakarn T., Wataniyakul P., Boonnoun
P., Quitain A.T., Kida T., Sasaki M.,
Laosiripojana N., Jongsomjit B., Shotipryk
A. Enhanced levulinic acid production from
cellulose by combined bronsted hydrother-
mal carbon and lewis acid catalysts. Ind.
Eng. Chem. Res. 2019. 58: 2697.
6. Dubrovina L.V, Naboka O.V., Ogenko
V.M., Gatenholm P., Enoksson P. One-pot
synthesis of carbon nanotubes from renew-
able resource: cellulose acetate. J. Mater.
Sci. Moscow 2013. DOI: 10.1007/s10853-
013-7793-8.
7. Guo Y., Lin Y., Wang Y. Catalytic and
Синтез та спектральні характеристики перспективних нанорозмірних вуглецевих носіїв…
ISSN 0041-6045. УКР . ХІМ . ЖУРН ., 2020, т . 86, No 1 11
drifts Studies of Pt-based bimetallic alloy
catalysts in aqueous-phase reforming o f
glycerol. Ind. Eng. Chem. Res. 2019. 58:
2649.
8. Zhong H., Wang Y., Guo S., Fang K., Lin
Y. Mutual tailored bimetallic Rh-Co Sup-
ported on La modified SiO2 for direct etha-
nol synthesis from syngas. Ind. Eng. Chem.
Res. 2019. 58: 2631.
9. Skopenko V.V., Zub V.Ya. Coordination
Chemistry. Practicum: Manual. (Кyiv: Pub-
lishing and printing center "Kyiv University
", 2002). [in Ukraine].
10. Kazitsyna L.A., Kupletskaya N.B. The
application of UV, IR and NMR spectrosco-
py in organic chemistry. Textbook for Uni-
versities. (Moscow: Higher School Publish-
ing House, 1971). [in Russian].
11. Buslaeva T.M., Simanova S.A. State of
platinum metals in hydrochlorideacidic and
chlorides solutions. Palladium, Platinum,
Rhodium and Iridium. Russ. J. Coord.
Chem. 1999. 25: 165. [in Russian].
12. Buslaeva T.M., Umreyko D.S.,
Novitskiy G.G. Chemistry and Spectrosco-
py of platinum metal halides. (Minsk: Uni-
versity, 1990). [in Russian].
13. Liver E. Electron Spectroscopy of inor-
ganic Compounds. (Moscow: Mir, 1987). -
1. [in Russian].
14. Buslaeva T.M., Simanova S.A. State of
platinum metals in aqueous solutions o f
hydrochlorideacid and chlorides. Rutheni-
um, osmium. Russ. J. Coord. Chem. 2000.
26: 379. [in Russian].
15. Bel’skaya O.B., Gulyaeva О.B.,
Gulyaeva T.I., Arbuzov A.B., Duplyakin
V.K., Likholobov V.A. Interaction between
Pt(IV) and Pd(II) Chloro Complexes in So-
lution and on the Al2O3 Surface. Kinetics
and Catalysis. 2010. 51: 105.
16. Hola K., Sudovska M., Kalitchuk S.,
Nachtigallova D.,Rogach A., Otyapka M.,
Zoril R. Grafiticnitrogen triggers red fluo-
rescence in carbon dots. АСS NANO. 2017.
11: 12402.
Надійшла 29.10.2019
|
| id | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-117 |
| institution | Ukrainian Chemistry Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-23T01:01:29Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | ucjorgua/cd/b88b22b658b57d11cc4025f39186aacd.pdf |
| spelling | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-1172026-07-22T08:23:42Z SYNTHESIS AND SPECTRAL CHARACTERISTICS OF PERSPECTIVE NANOSIZED CARBON QUANTUM DOTS FOR ADSORPTION AND CATALYTIC PROCESSES СИНТЕЗ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАНОРАЗМЕРНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ДЛЯ АДСОРБЦИОННЫХ И КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНОРОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ Ogenko, Volodymyr Orysyk, Svitlana Kharkova, Ljudmila Yanko, Oleg quantum-dimensional, metal-carbon, catalytic systems, rhodium, ruthenium, palladium. квантово-размерные, металл-углеродные, каталитические системы, родий, рутений, палладий. квантово-розмірні, метал-вуглецеві, каталітичні системи, родій, рутеній, паладій. Processes of interaction between carbon quantum dots (CQDs) and solutions of rhodium, ruthenium and palladium chlorides in the surface layer have been investigated by electron and IR spectroscopy. When rhodium chloride is added to a solution of CQDS, a bathochromic shift of the β- and p-absorption bands (ABs) at 48725 and 41711 cm-1 as well as hypsochromic shift of the α-AB at 28935 cm-1 indicate that rhodium adsorption occurs on the surface of CQDs. The bathochromic shift of the absorption bands at 22400 сm1 together with the hypsochromic shift of ABs corresponding to d-d electron transitions in the metal ions indicates the formation of rhodium with CQDs. When ruthenium and palladium chlorides are added to an aqueous solution of CQDs, the intensive of ABs characterizing the complex anions [RuCl6]3-, [RuCl6]2- or [PdCl4]2- are absent in the UV-Vis spectra. This indicates the passage of adsorption processes of metals on the surface of CQDs.  The present of ABs (at 27055 and 25125 сm-1) indicate the trivalent state of ruthenium ion; the p-ABs bathochromic shift as well as α-ABs hypsochromic shift indicates the probable complex formation of CQDs with Ru3+ ions. The change in the position of the absorption bands of d-d electron transitions (at 25448 сm1) together with the bathochromic shift of p-ABs and hypsochromic shift of α-ABs indicates a change in coordination environment in the palladium ion with the possible formation of Pd → N bond. The IR-spectra data of CQDs showed the presence of a number of characteristic ABs for functionalized CQDs: ν(N–H) at 3260 сm1, (C=O) at 1830, 1840 and 1850 сm1, –С=O(NH) at 1770 сm1, ν(C=N) at 1680 and δ(N–H) at 1640 сm1, which confirms the coordination of metals on the surface of CQDs. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2020-02-05 Article Article Inorganic Chemistry Неорганическая химия Неорганічна хімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/117 10.33609/0041-6045.86.1.2020.3-11 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 86 No. 1 (2020): Ukrainian Chemistry Journal; 3-11 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 86 ##issue.no## 1 (2020): Украинский химический журнал; 3-11 Український хімічний журнал; Том 86 № 1 (2020): Український хімічний журнал; 3-11 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/117/74 Copyright (c) 2020 Volodymyr Ogenko, Svitlana Orysyk, Ljudmila Kharkova, Oleg Yanko https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | квантово-розмірні метал-вуглецеві каталітичні системи родій рутеній паладій. Ogenko, Volodymyr Orysyk, Svitlana Kharkova, Ljudmila Yanko, Oleg СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНОРОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ |
| title | СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНОРОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ |
| title_alt | SYNTHESIS AND SPECTRAL CHARACTERISTICS OF PERSPECTIVE NANOSIZED CARBON QUANTUM DOTS FOR ADSORPTION AND CATALYTIC PROCESSES СИНТЕЗ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАНОРАЗМЕРНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ДЛЯ АДСОРБЦИОННЫХ И КАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ |
| title_full | СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНОРОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ |
| title_fullStr | СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНОРОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ |
| title_full_unstemmed | СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНОРОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ |
| title_short | СИНТЕЗ ТА СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАНОРОЗМІРНИХ ВУГЛЕЦЕВИХ НОСІЇВ ДЛЯ АДСОРБЦІЙНИХ ТА КАТАЛІТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ |
| title_sort | синтез та спектральні характеристики перспективних нанорозмірних вуглецевих носіїв для адсорбційних та каталітичних процесів |
| topic | квантово-розмірні метал-вуглецеві каталітичні системи родій рутеній паладій. |
| topic_facet | quantum-dimensional metal-carbon catalytic systems rhodium ruthenium palladium. квантово-размерные металл-углеродные каталитические системы родий рутений палладий. квантово-розмірні метал-вуглецеві каталітичні системи родій рутеній паладій. |
| url | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/117 |
| work_keys_str_mv | AT ogenkovolodymyr synthesisandspectralcharacteristicsofperspectivenanosizedcarbonquantumdotsforadsorptionandcatalyticprocesses AT orysyksvitlana synthesisandspectralcharacteristicsofperspectivenanosizedcarbonquantumdotsforadsorptionandcatalyticprocesses AT kharkovaljudmila synthesisandspectralcharacteristicsofperspectivenanosizedcarbonquantumdotsforadsorptionandcatalyticprocesses AT yankooleg synthesisandspectralcharacteristicsofperspectivenanosizedcarbonquantumdotsforadsorptionandcatalyticprocesses AT ogenkovolodymyr sintezispektralʹnyeharakteristikiperspektivnyhnanorazmernyhuglerodnyhnositelejdlâadsorbcionnyhikatalitičeskihprocessov AT orysyksvitlana sintezispektralʹnyeharakteristikiperspektivnyhnanorazmernyhuglerodnyhnositelejdlâadsorbcionnyhikatalitičeskihprocessov AT kharkovaljudmila sintezispektralʹnyeharakteristikiperspektivnyhnanorazmernyhuglerodnyhnositelejdlâadsorbcionnyhikatalitičeskihprocessov AT yankooleg sintezispektralʹnyeharakteristikiperspektivnyhnanorazmernyhuglerodnyhnositelejdlâadsorbcionnyhikatalitičeskihprocessov AT ogenkovolodymyr sinteztaspektralʹníharakteristikiperspektivnihnanorozmírnihvuglecevihnosíívdlâadsorbcíjnihtakatalítičnihprocesív AT orysyksvitlana sinteztaspektralʹníharakteristikiperspektivnihnanorozmírnihvuglecevihnosíívdlâadsorbcíjnihtakatalítičnihprocesív AT kharkovaljudmila sinteztaspektralʹníharakteristikiperspektivnihnanorozmírnihvuglecevihnosíívdlâadsorbcíjnihtakatalítičnihprocesív AT yankooleg sinteztaspektralʹníharakteristikiperspektivnihnanorozmírnihvuglecevihnosíívdlâadsorbcíjnihtakatalítičnihprocesív |