Адсорбция глутамина и глутаминовой кислоты и её влияние на электрокинетический потенциал многослойных углеродных нанотрубок

Abstract

Исследована адсорбция глутамина и глутаминовой кислоты углеродными нанотрубками (НТ) в широком диапазоне рН (2,0–12,0). Обнаружено, что достижение адсорбционного равновесия наблюдается через 20 мин после начала контакта адсорбата с адсорбентом. Изотермы адсорбции имеют многоступенчатый характер. Предполагается, что в области мономолекулярного заполнения глутамин и глутаминовая кислота взаимодействуют с поверхностью углеродных нанотрубок посредством общего алифатического фрагмента молекул за счёт гидрофобных сил. Показано, что адсорбция глутаминовой кислоты снижает ζ-потенциал нанотрубок за счёт экранирования или нейтрализации части поверхностных зарядов НТ аминогруппой и/или смещения плоскости скольжения вглубь раствора. Добавление глутамина в концентрации, необходимой для формирования монослоя вещества на поверхности нанотрубок, наоборот, приводит к небольшому увеличению абсолютной величины ζ-потенциала с выходом на плато и с последующим снижением ζ-потенциала.

Адсорбція глутаміну та глутамінової кислоти багатошаровими вуглецевими нанорурками (НР) досліджувалася при різних значеннях рН (2,0–12,0). Досягнення адсорбційної рівноваги відбувається протягом 20 хв. взаємодії розчину амінокислот з адсорбентом. Ізотерми адсорбції мають полімолекулярний характер. В області моношарової адсорбції амінокислоти зв’язуються з поверхнею НР однаковим для обох молекул аліфатичним фраґментом; важливе значення при взаємодії мають гідрофобні сили. Показано, що адсорбція глутамінової кислоти зменшує ζ-потенціял вуглецевих нанорурок за рахунок екранування чи нейтралізації частини поверхневих зарядів НР аміногрупою та/чи зміщенням всередину розчину площини ковзання. Додавання глутаміну у концентрації, необхідній для формування моношару речовини на поверхні НР, навпаки, приводить до незначного зростання абсолютної величини електрокінетичного потенціялу та його подальшого виходу на плато.

Kinetics and equilibrium adsorption of glutamine and glutamic acid from their aqueous solutions by carbon nanotubes (NTs) in a wide range of pH (2.0–12.0) are studied. The adsorption equilibrium is reached after 20 min contact of aminoacids with NTs. Two steps on the adsorption isotherms of aminoacids onto NTs surface are observed. It is supposed that the adsorbate molecules in the first monolayer are oriented flat relative to the surface by their similar hydrocarbon parts. Adsorption of aminoacids results in a significant decrease in the absolute value of the electrokinetic potential of nanotubes.