New BImetallic nanoparticles with applications in

water CLEANing of chlorinated compounds and BIOSensors

Type: PCCA-1 / 46/2012Project duration: 36 monthsProject director:Dr. Balint IoanContact details: ibalint@icf.roTotal budget: 1 850 000Contracting Authority: UEFISCDI Program: Partnerships

Physical Chemistry Institute “Ilie Murgulescu

Participants

CO-(IPC) Institute of Physical Chemstry “Ilie Murgulescu”belongs to Romanian Academy.Director: Dr Ioan Balint

P1 (NIRDMP): National Institute of Research andDevelopment of Material PhysicsScientific Responsible P1: Dr. Mihai Lazarescu

P2 (NIBS) National Institute of Research and Developmentfor Biological Science

Scientific Responsible P2: Dr. Ioana Vasilescu

Project Summary

The project proposes the use eco-friendly bimetallic nanoparticles with controlled composition,morphology (size and shape), structure and oxidation state in catalytic and photocatalytic abatementof toxic chlorinated compounds in Water via dehydrochlorination reaction. The fine tuning of nanoparticle structure prepared by alkaline polyol method is expected tobring crucial improvements by increasing the catalytic activity and resistance against poisoningcompared to already existing materials. A strategy of improving the catalytic performances isproposed by using ordered mesostructured Al2O3 as supporting material which will be synthesizedby combined microemulsion-hydrothermal techniques. In addition, the photocatalytichydrodechlorination reaction over bimetallic nanoparticles assembled in a controlled manner withTiO2 will be investigated. All catalytic materials will be characterized by a bunch of physico chemicaltechniques (XRD, XPS, fractal analysis, gas titration TPO, TPR, Cyclic Voltammetry). The targeted technical goal is to develop a laboratory technology for catalytic andphotocatalytic degradation of chlorinated compounds in polluted waters. Sensitive and stablebiosensors devoted to TCE assessment and based on bimetallic nanoparticles use are also plannedto be developed at prototype level. In order to achieve these ambitious objectives, in the three years proposed, a well-balanced

andmultidisciplinary consortium of three partners has been created. All the participant Members have awell-established reputation in catalysis, material science, bio-chemistry and physicochemical characterization techniques

Project objectives

The main concepts of the project are to use bimetallic nanoparticles (NPs) with controlled composition, morphology (size and shape), structure and oxidation state in catalytic dehydrochlorination reaction and biosensors. The fine tuning of nanoparticle structure in colloidal synthesis stage is expected to bring crucial improvements by increasing the catalytic activity and resistance against poisoning in hydrodechlorination reaction compared to already existing materials. The use of the materials that we are proposing in this project is enhanced by the fact that they will provide low genotoxicity, being highly eco-friendly.The core objective is to to develop new eco-friendly catalytic materials based on bimetallic NPs with a well defined morphology and structure and low genotoxic impact, to be applied in water de-contamination technologies, based on catalytic dehydrochlorination reaction. A very important application field of the NPs is to play as immobilization support (enhancing sensitivity) and/or redox mediators in sensors/biosensors development.

Phase list

Year Phase title Budget Involved parteners

2012Synthesis and characterization of Pt-M, Pd- M, Rh-M (M=Ag, Cu, Au) nanoparticles

460 000 CO, P1,P2

2013

Synthesis of mesoporous alumina; assembling the support materials (mesoporous Al2O3, TiO2 and Ti plate) with bimetallic NPs. Characterization of designed systems

414 00 CO, P1,P2

2014

Applications of supported bimetallic nanoparticles (core-shell, alloy) as hydrodechlorination catalysts and photocatalysts; biosensing systems design.

736 000 CO, P1,P2

2015

Laboratory technology for water cleaning and prototype biosensors based on bimetallic NPs

240 000 CO, P1,P2

Research team No. Surname and first name Scientific Title Scientific Degree

1. Balint Ioan Senior Researcher Dr (CO)

2. Papa Florica Senior Researcher Dr (CO)

3. Dobrescu Gianina Senior Researcher Dr (CO)

4. Scurtu Mariana Researcher Dr (CO)

5. State Razvan Researcher Dr (CO)

6. Hornoiu Cristian Researcher Dr (CO)

7. Lazarescu Mihai Senior Researcher Dr (P1)

8. Negrila Catalin Senior Researcher Dr (P1)

9. Cotarlan Simionuc Costel Senior Researcher Dr (P1)

10. Ungureanu Florica Researcher Dr (P1)

11. Vasilescu Ioana Researcher Dr (P2)

12. Litescu Simona Senior Researcher Dr (P2)

13. Radu Lucian Senior Researcher Dr (P2)

14. Tache Andreea Researcher Dr (P2)

15. Eremia Sandra Researcher Dr (P2)

Sinteza si caracterizarea nanoparticulelorbimetalice Pt-M, Pd-M, Rh-M (M=Ag, Cu, Au)

Buget etapa I : 460 000

Etapa I 2012

Rezumat etapa I 2012

Raportul stiintific descrie prepararea nanoparticulelor bimetalice bimetalice Pt-M,Pd-M,Rh-M (M=Ag, Cu, Au) prin metoda poliol alcalina precum si caracterizarea complexa aacestora. Sinteza nanoparticulelor bimetalice in faza organica de etilen glicol s-a realizat in prezentapolivinil pirolidonei care a jucat atat rol de agent de directionare a structurii cat si deprevenire a aglomerarii.Prin ajustarea parametrilor de sinteza s-a incercat obtinereaNanoparticulelor bimetalice cu structuri core-shell, core-shell invers sau de aliaj. Nanoparticuleleobtinute au fost caracterizate prin microscopie electronica (TEM), XPS, TPR (termoreducereprogramata), TPO (termooxidare programata), chemosorptie si voltametrie ciclica. Din imaginileTEM s-au determinat histogramele de dimensiuni ale nanoparticulelor bimetalice folosindprograme de analiza a imaginii. TEM, porozimetrie (distributie de pori si suprafata specifica) sidifractie de raze X.Caracterizarea electrochimica a nanoparticulelor bimetalice s-a facut indeosebi printehnici de voltametrie ciclica, deoarece caracterizarea riguroasa a bimetalelor sintetizatepoate conduce la imbunatatirea proprietatilor catalitice prin ajustarea unora dintreparametrii de sinteza.

Prepararea nanoparticulele bimetalice cu o morfologie controlata de Pt-M, Pd-M, si Rh-M (M=Cu, Ag, Au) protejate cu PVP (polivinil pirolidon) prin metoda poliol alcalina, activitate realizata exclusiv de catre coordonator, ICF Bucuresti (CO);

Caracterizarea complexa a nanoparticulelor bimetalice prin metode fizico-chimice, activitate realizata de intregul consortiu (CO, P1, P2):

Stabilirea citotoxicitatii si genotoxicitatii nanoparticulelor bimetalice, activitate realizata de Institutul National De Cercetare-Dezvoltare pentru Stiinte Biologice Bucuresti (P2).

Obiectivele generale ale etapei I

Rezultate estimate etapa I 2012

• Raport stiintific care sa contina rezultatele obtinute

• O comunicare prezentata la o conferinta internationala

S-a realizat sintetiza nanoparticulelor bimetalice de Pt, Pd, Rh-M (M=Cu, Ag, Au) prin metoda poliol alcalina. Metoda de preparare a fost variata astfel incat sa se obtina nanoparticule cu morfologii si structuri diferite.

Nanoparticulele bimetalice au fost caracterizate extensiv prin metodele fizico-chimice propuse in planul de lucru: TEM, XRD, XPS, chemosorptie, TPR, TPO, voltametrie ciclica. Pe baza datelor de caracterizare s-au tras concluzii importante privind morfologia (dimensiune medie, forma), structura (core-shell, aliaj sau core-shell invers), structura cristalina, stare de oxidare, activitate pentru reactia de evolutie a hidrogenului.

Din rezultatele obtinute la caracterizarea fizico-chimica si morfologica a nanoparticulelor bimetalice pe baza de platina, paladiu si rodiu aliate cu argin , cupru si aur se poate concluziona ca acestia pot fi folositi cu succes ca si potentiali catalizatori.

Datele de caracterizare electrochimica a NP Cu-Rh, recomanda utilizarea acestora ca si potential mediator redox in constructia viitoare de biosenzori.

Rezultate obtinute in etapa I

La o prima analiza microscopica se pare ca NP de tip Pt, Pd, Rh-M nu afecteaza morfologia celulelor fibroblast-like (NCTC) in timp ce NP de tip M-Pt, Pd, Rh determina o apoptoza celulara chiar la concentratii foarte reduse.

S-a demonstrat ca un numar de 7 probe din cele 15 testate prezintagenotoxicitate prin generare de SRO de tip lipoperoxid, dar rezultatele nu trebuie privite ca alarmante intrucat s-a lucrat cu concentratii destul de ridicate de nanoparticule, de 50 mg/mL, astfel incat este necesar ca, dupa ce vor fi definite intervalele de concentratii la care NP sintetizate vor fi utilizate in reactia de dehidroclorurare, pe baza protocolului stabilit in aceasta etapa sa fie re-testate NP de interes.

S-a demonstrat de asemenea ca majoritatea NP bimetalice au o buna eficacitate de descompunere a apei oxigenate.

Rezultate obtinute in etapa I

Indicatori de rezultat etapa I 2012

Obiectivele au fost realizate in totalitate, planul de realizare fiind urmarit si respectat cu rigurozitate;

25 studii experimentale; 1 conferinta 4 seminarii comune coordonator-parteneri pentru a urmari progresul

cercetarii in vederea realizarii obiectivelor Etapei 1-a;

1 publicatie ISI

2 articole in faza de pregatire.

Diseminarea rezultatelor Etapa I

Lucrari publicate

1.Platinum-modified SiO2 with tubular morphology as efficient membranetype microreactors for mineralization of formic acid“Crina Anastasescu, Mihai Anastasescu, Maria Zaharescu, Ioan Balint Journal of Nanoparticle Research 14(10), 1198-1209, 2012)

Conferinte si prezentari orale

1. Rapid assessment of natural active principles efficacy inLipoperoxidation Prevention, Autori: Simona Litescu, Ioana Vasilescu 1st International Conference on Analytical Chemistry RO - ICAC’2012, Analytical Chemistry for a Better LifeSeptember 18th – 21st, 2012, Targoviste, Romania 

Etapa II 2013 Sinteza alumimei mesoporoase ; Asamblarea materialelor

support (Al2O3, TiO2 , folie titan) cu nanoparticule bimetalice .Caracterizarea sistemelor realizate

Buget etapa II : 414 000

Sinteza si caracterizarea aluminei mezoporoase (CO)

Caracterizarea aluminei mezoporoase prin XPS, XRD si TEM ( P1)

Asamblarea controlata a nanoparticulelor bimetalice cu alumina mesoporoasa, TiO2 (Degusa) si Titan folie (CO)

Testarea citotoxicitatii si genotoxicitatii materialelor asamblate (P2)

Evaluarea si diseminarea rezultatelor experimentale Publicare articole si participare la conferinte

internationale si vizite de lucru

Obiectivele generale ale etapei II

Rezultate etapa II 2013

S-au sintetizat alumine mezoporoase cu suprafete specifice intre 300 si 400

m2/g.Microporii si macroporii au fost absenti la aceste alumine. Suprafata

specifica a acestor alumine este una dintre cele mai mari raportate pana acum.

Mezoporozitatea aluminelor a fost situata la » 3 nm.Caracterizarea XRD a pus

in evidenta, pe langa faza cristalina,predominanta de g-Al2O3, si exista unei

cantitati de material amorf. Nanoparticulele bimetalice Pt-M, Pd-M, Rh-M (M=Ag, Cu, Au) protejate

cu PVP au fost asamblate cu aluminele mezoporoase iar apoi caracterizate Cu

XRD, TEM, SEM, BET. S-a observat ca nanoparticulele bimetalice nu Sufera

schimbari morfologice semnificative in urma asamblarii. Nanoparticulele bimetalice au fost depuse si pe placute de Ti iar apoi aufost

caracterizate prin SEM. Materialele asamblate au fost caracterizate si din

punctul de vedere al citotoxicitatii.

Rezultate etapa II 2013 In urma evaluarii genotoxicitatii induse de nanoparticule in raport cu SRO de tip

lipoperoxid s-a constatat ca dintre materialele asamblate pe alumina mezoporoasa luatein

studiu doar (Pt Ag 1:1) si respectiv (Pt Ag 6:1) prezinta genotoxicitate prin

generare ROS, iar pentru materialele asamblate pe TiO2 doar Pt:Cu 1:1,53 prezinta

genotoxicitate. Se poate concluziona ca, in general, nanoparticulele bimetalice nu induc o

genotoxicitate directa, prezenta lor nedeterminand denaturarea directa a ADN-ului. In

schimb, genotoxicitatea SRO mediata are loc pentru anumite NP bimetalice, majoritatea

neprezentand insa un risc genotoxic nici in acest caz. Ramane de elucidat comportarea

Pt-Cu, care, la concentratii mai mari de 10 ppm manifesta un efect genotoxic atat directa

cat si genotoxicitate SRO mediata de citotoxicitate a nanoparticulelor bimetalice

asamblate pe alumina mezoporoasa au condus la concluzia ca aceste materialele nu au o

toxicitate foarte ridicata, viabilitatea celulara fiind ridicata indiferent de concentratia de

nanoparticule utilizata, la concentratii mici observandu-se chiar proliferarea celulara.

Diseminarea rezultatelor Etapa II 2013

Lucrari publicate

1.Morphology, chemical state of nanometric-sized Pt–Cu

and Pt–Ag particles, and their photocatalytic activity for mineralization of

Methanol; Florica Papa • Akane Miyazaki • Mariana Scurtu • Adelina C. Ianculescu •

Ioan Balint; Journal of Nanoparticle Research; (2014) 16:2249, DOI 10.1007/s11051

014-2249-x

Conferinte si prezentari orale

1.PVP-protected Pd-Cu nanoparticles – synthesis, characterization and preliminary test for their

catalytic behavior for NO3 - reduction with H2 in liquid phase; Autori: Cornel Munteanu, Florica

Papa, Mihai Anastasescu, Gianina Dobrescu, Razvan State, Corina Bradu, Ioan Balint,

ROMCAT 2013, Cluj Romania

2. Synthesis and characterization of bimetallic nanoparticles Au-M (M = Pd, Pt,Rh) by alkaline2. Synthesis and characterization of bimetallic nanoparticles Au-M (M = Pd, Pt,Rh) by alkalinepolyol methodpolyol method , , Autori: Răzvan State, F. Papa, A. Miyazaki, M.Scurtu,G. Dobrescu, I.Balint,ICOSECS 8 ,Belgrad, 27-29 iunie 2013

3.Synthesis and characterization of Cu-M (M = Pd, Pt, Rh) bimetallicnanoparticles, Autori: Răzvan State, Florica Papa, Akane Miyazaki, Mariana Scurtu, Gianina,Dobrescu, Ioan Balint,ROMPHYSCHEM XV-2013, 11-13 september, Bucharest

Conferinte si prezentari orale

4.The effect of surface basicity on the C2+ formation yield over an equimolecular

mixture of M2O3-MgO (M= Fe, La, Nd, Sm, Gd), Autori: Florica Papa, GeorgetaPostole, Aline Auroux, Dana Gingasu, Luminita,Patron,Gianina Dobrescu, Ioan BalintROMPHYSCHEM XV-2013, 11-13 september, Bucharest

5. Comparative study on the catalytic and photocatalytic reduction of NO3- overPd-Cu nanoparticles supported on Al2O3 and TiO2, Autori: Mariana Scurtu, Florica Papa, Răzvan State, Cornel Munteanu, CătălinNegrilă, Ioan Balint, ROMPHYSCHEM XV-2013, 11-13 september, Bucharest

6. Catalytic denitration over simple and alumina-supported Pt-Cu bimetallicnanoparticles, Autori: Ioan Balint, Kahori Matsuda, Akane,Miyazaki, Florica Papa, CatalinNegrila, Iuliana Pasuk, ROMPHYSCHEM XV-2013, 11-13 september Bucharest

7. Fractal Analysis of Pt-Cu Nanoparticles, Autori: Gianina Dobrescu, Florica Papa, Iudit Fangli, Ioan BalintROMPHYSCHEM XV-2013, 11-13 september Bucharest

8. Fractal Analysis and Morphology of Pd-Cu and Pd-Au Nanoparticles Autori: Gianina Dobrescu, Florica Papa, Iudith Fangli,Ioan Balint, Corina Bradu Europacat XI, 1-6 september, 2013, Lyon, France

Indicatori de rezultatat etapa II 2013

Obiectivele au fost realizate in totalitate, planul derealizare fiind urmarit si respectat cu rigurozitate;

10 studii experimentale; 8 conferinte 4 seminarii comune coordonator-parteneri pentru a

urmari progresul cercetarii in vederea realizarii obiectivelor Etapei II-a;

1 publicatie ISI

4 articole in faza de pregatire.

Etapa III 2014 Aplicatiile nanoparticulelor bimetalice (coreshell, aliaj) ca si catalizatori pentruhidrodeclorurare si dezvoltarea sistemelor debiosenzori

Buget etapa III : 332500 CO-ICF- 210000 P1-INCDFM- 17500 P2-INCDSB- 105000

Caracterizarea structurala si morfologica prin XPS XRD, TEM, BET, TPR si TPO a materialelor asamblate (CO, P1)

Tehnologie experimentala pentru teste de

hidrodeclorurare pe catalizatori bimetalici (CO) Alegerea si imobilizarea sistemului optim de

biorecunoastere moleculara (P2) Determinarea caracteristicilor de raspuns ale

biosenzorilor (P2) Evaluarea si diseminarea rezultatelor experimentale Publicare articole ISI si participare la conferinte

internationale

Obiectivele generale ale etapei III

Rezumatul etapei III 2014 S-a realizat caracterizarea structurala prin XPS, XRD, TEM,

BET, TPR a materialelor catalitice bazate pe nanoparticule bimetalice Pt-M, Pd M, Rh-M (M=Cu, Ag, Rh) dispersate pe Al2O3 si TiO2.

S-a construit un prototip experimental pentru indepartarea

fotocatalitica a produsilor halogenati volatili folosind radiatia solara AM 1.5.

S-a pus la punct procedeul de determinare analitica a concentratiei reactantilor si produsilor de reactie si de

monitorizare a evolutiei acestora in timp. S-au dezvoltat 3 biosenzori in care nanoparticulele bimetalicamplificarea raspunsului specific analitului de

interes (compusi halogenati e sunt utilizate pentru TCE, PCE).

Rezumatul etapei III 2014

Rezultatele de caracterizare structurala prin XPS, XRD, TEM, BET, TPR au furnizat informatii esentiale privind dimensiunea medie de particula, starea de oxidare a metalelor componente, numarul de atomi de metal nobil expusi la suprafata, interactia metal-suport etc.

Realizarile practice au avut la baza studiile efectuate asupra proprietatilor electro-catalitice si capabilitatea nanoparticlelor bimetalice de a amplifica transferul de sarcina la suprafata electrodului datorita conductivitatii specifice a nanoparticulelor.

In conformitate cu clauzele contractuale, poluantii de interes sunt TCE, respectiv PCE dar, avand in vedere potentialul dovedit de catre nanoparticulele bimetalice Pt@Au de imbunatatire a semnalului electrochimic prin cresterea conductivitatii, in cadrul acestei etape de realizare a proiectului au fost dezvoltati si caracterizati inca doi biosenzori, suplimentar fata de conditiile contractate, pentru poluanti xenobiotici prezenti in apele reziduale urbare (bisfenol A si nonil fenol). Pentru TCE/PCE biosenzorul este bazat pe imobilizarea unor celule intregi, alge, Chlamidomonas Reinhardtii iar pentru ceilalti poluanti sunt enzime de tip polifenoloxidaze.

Rezultate etapa III 2014

Obiectivele propuse pentru aceasta etapa au fostindeplinite, si anume: S-au selectat sistemele optime de biorecunoastere

moleculara pentru determinarea analitilor de interes (TCE, PCE si a altor contamnanti din apele urbane)

S-au optimizat metodele de imobilizare ale componentelor biologice selectate pe un suport ce contine depus pe el un strat de nanoparticule bimetalice.

S-au optimizat metodele de imobilizare ale componentelor biologice selectate pe un suport ce contine depus pe el un strat de nanoparticule bimetalice.

Rezultate etapa III 2014

Pe baza proprietatilor conductive dovedite anterior de catre nanoparticulele bimetalice Pt@Au s-au dezvoltat biosenzori cu caracteristici de performanta imbunatatite in detectia analitilor de interes, si anume: biosenzori pentru determinarea TCE/PCE,si respectiv a nonilfenolului utilizand ca element de biorecunoastere moleculara alga Chlamydomonas r si biosenzori pentru determinarea altor poluanti xenobiotici cu posibila incidenta in apele reziduale urbane (bisfenol A si catecol) utilizand ca element de biorecunoastere moleculara lacaza si tirozinaza.

 

Indicatori de rezultatat etapa III 2014

Obiectivele au fost realizate in totalitate, planul derealizare fiind urmarit si respectat cu rigurozitate;

9 Produse 5 studii experimentale; 1 tehnologie experimentala 3 conferinte 4 seminarii comune coordonator-parteneri pentru a

urmari progresul cercetarii in vederea realizarii obiectivelor etapei III-a;

3 publicatii ISI 1 capitol de carte la editura Academiei 2 articole in faza de pregatire

Diseminarea rezultatelor Etapa III 2014

Articole1. Impact of particle size and metal–support interaction on denitration behavior of well

defined Pt–Cu nanoparticles,

Autori: Akane Miyazaki, Kahori Matsuda, Florica,Papa,Mariana Scurtu, Catalin Negrila,Gianina

Dobrescu ,Ioan Balint, Catalyisis Science and Technology, DOI: 10.1039/c4cy00929k

2. Morphology, chemical state of nanometric-sized Pt–Cu and Pt–Ag

particles, and their photocatalytic activity for mineralization of

methanol

Autori: Florica Papa Akane Miyazaki, Mariana Scurtu Adelina C. Ianculescu

Ioan Balint, J Nanoparticle Research (2014) 16:2249,DOI 10.1007/s11051-014-2249-x

Diseminarea rezultatelor Etapa III 2014

Conferinte1. Green synthesis” and characterization of gold nanoparticlesobtainedby a direct reduction methodAutori: R. State, F. Papa, G. Dobrescu, C. Munteanu, A. Volceanov, I. Balint , The 2nd International Conference on Chemical Engineering - ICCE 2014, 5-8nov. 2014, Iasi, Romania

2. Synthesis and characterization of gold nanoparticles using PVP (polyvinyl

Pyrrolidone)Autori: Razvan State, Florica Papa, Cornel Munteanu, Ioan Balint, Adrian VolceanovUGAL INVENT, 8-10 oct. 2014, Galati, Romania

3. Computing the Fractal Dimension at Molecular Scale, Autori: Gianina Dobrescu, Florica Papa, Ioan Balint, Valentina LazarescuSimpozionului Humboldt "On Form and Pattern", 29-31 mai 2014, Bucharest,

Etapa IV 2015 Aplicatiile nanoparticulelor bimetalice

(core shell, aliaj) ca si catalizatori pentru hidrodeclorurare si dezvoltarea sistemelor de biosenzori

Buget etapa IV- 204 205 lei CO-ICF- 104 005 lei

P1-INCDFM- 31 709 lei P2-INCDSB - 68 491 lei

Obiective generale –Etapa IV

Stabilirea efectului sinergetic intre componentele constituente ale nanoparticulelor bimetalice asupra activitatii catalitice, selectivitatii si rezistentei la otravire

Caracterizarea catalizatorilor utilizati, NPs/Al2O3 prin XPS, XRD, TEM, Chemosorbtie de hidrogen, BET, TPO si TPR

Alegerea si imobilizarea sistemului optim de biorecunoastere moleculara. Optimizarea raspunsului biosenzorului

Evaluarea si diseminarea rezultatelor experimentale Depunere documentatie brevet de inventie Partcipare la conferinte internationale

Diseminarea rezultatelor Etapa IV 2015

Articole:1. Green Synthesis And Characterizationof Gold Nanoparticles Obtained By A Direct

Reduction Method And Their Fractal Dimension,

Autori: Razvan State, Florica Papa, Gianina Dobrescu, Cornel Munteanu, Irina Atkinson, Ioan Balint, Adrian Volceanov, Environmental Engineering and Management Journal, 14(3), 2015; 587-593

2. Synthesis and characterization of PVP (polyvinyl pyrrolidone) stabilized gold nanoparticles

Autori: Razvan State, Florica Papa, Cornel Munteanu, Alberto Ion, Ioan Balint, Adrian Volceanov, Romanian Journal of Materials, 45(3), 2015, 262-266

3. Particle size distribution of Pt–Cu bimetallic nanoparticles by fractal analysis

Autori: G. Dobrescu , F. Papa, R. State, I. Fangli, I. Balint, Powder Technology, 269, 2015, 532–540

Diseminarea rezultatelor Etapa IV 2015

Conferinte:1. Gold and Palladium Gold Catalysts Used for Nitrate Reduction from Water

Autori: Razvan State, Florica Papa, Gianina Dobrescu, Cornel Munteanu, Ioan Balint, Adrian Volceanov, The 6th International conference on Advanced Nanomaterials; 20.07.2015-22.07.2015; Aveiro, Portugalia;

2. Mono and bimetallic nanoparticles supported on titania used in water nitrate removal Autori: Razvan State, Florica Papa, Gianina Dobrescu, Cornel Munteanu, Ioan Balint, Adrian Volceanov, The 14th Conference of the European Ceramic Society; 21.06.2015 – 25.06.2015; Toledo, Spania

3. Synthesis of well-defined Pt nanoparticleswith controlled morphology in the presence of new types of thermosensitivepolymers,  Mariana Scurtu, Cornel Munteanu, Mircea Teodorescu, Ioan Balint, Anca Vasile, Mihai Anastasescu, The 8th International Conference on  Environmental Engineering andManagement (ICEEM 08), 09.09.2015-12.09.2015, Iasi, Romania

4. Au/SiO2-TiO2 composite materials for photocatalytic reactions, Autori: C.Anastasescu, I.Atkinson, V.Bratan, A.Rusu, C.Munteanu, M.Anastasescu, M.Zaharescu and I.Balint, 7th International Workshop “Advanced optical and X Ray characterization techniques of multifunctional materials for information and communication technologies, sensing and renewable energy applications” September, 16-18, 2015, Bucharest, Romania

5. The use of electrochemical transduction in developing PSII based biosensors - pro’s and con’s, Autori: Simona Litescu, Ioana Vasilescu, Sandra Eremia, G.L. Radu, Ioan Balint, Florica Papa, Viviana Scognamiglio, Amina Antonacci, Maya Lambreva, Giuseppina Rea, Photosynthetic Proteins for Technological Application: Biosensors and Biochips, 7.10.2015-9.10.2015, Roma, Italia

Cerere brevet:Biosenzor amperometric pentru determinarea continutului de PCE (tetracloretilena), Nr. A/00680,

21.09.2015Autori: Simona Litescu, Ioana Vasilescu, Lucian Radu, Ioan Balint, Florica Papa, Razvan State

Rezultatele etapei IV-2015Obiectivele propuse pentru aceasta etapa au fost indeplinite

in totalitate, si anume: S-au preparat catalizatori si fotocatalizatori bazati pe

nanoparticule mono si bimetalice de tipul Pt-M, Pd-M, Rh-M (unde M=Cu, Ag, Au) care au fost depuse pe Al2O3 si TiO2..

S-au construit sisteme experimentale de testare a catalizatorilor in reactiile de declorurare fotocatalitica si hidrodeclorurare catalitica a TCE si PCE.

S-au pus la punct metodologiile de testare catalitica si fotocatalitica.

S-a studiat efectul sinergetic intre componentele constituente ale nanoparticulelor bimetalice asupra activitatii catalitice/fotocatalitice, selectivitatii si rezistentei la otravire.

Obiectivele propuse pentru aceasta etapa au fost indeplinite

In totalitate, si anume: S-au identificat raportele molare optime intre metalele

componente ale np bimetalice: 2:1 pentru sistemul Pt-Cu, 1:1 pentru Rh-Cu si Pt-Rh.

S-a facut analiza cinetica a degradarii TCE si PCE pe catatalizatorii mono/bimetalici.

Catalizatorii utilizati au fost caracterizati extensiv prin XPS, XRD, TEM, chemosorbtie de H2 si CO, BET, TPO, TPR.

S-a dezvoltat un biosenzor sensibil pentru determinarea PCE. Biosenzorul a fost construit utilizand electrozi screen printati pe suprafata carora s-a depus nanoparticule bimetalice de Pt@Au si s-a imobilizat sistemul PS II ca element de biorecunoastere moleculara.

Obiectivele propuse pentru aceasta etapa au fost indeplinite

In totalitate, si anume: S-au selectat sistemele optime de biorecunoastere moleculara

pentru determinarea analitilor de interes (TCE, PCE si a altor

contamnanti din apele urbane) si anume celule intregi de alge

Chlamydomonas reinhardtii (IL) atat specia nativa cat si unele

tulpini mutante: I 281 T, F 265 T, L 200 I. S-au optimizat metodele de imobilizare ale componentelor

biologice selectate pe un suport ce contine depus pe el un strat de

nanoparticule bimetalice: astfel pentru IL s-a asigurat o cantitate

de clorofila A de 16,96 ng/WE, pentru I 281 T 3,04 ng/WE,

pentru L 200 I 2,94 ng/WE iar in cazul celulelor de tip F 265 T s

a asigurat 16,93 ng/WE.

Obiectivele propuse pentru aceasta etapa au fost indeplinite

In totalitate, si anume:

S-au dezvoltat si caracterizat din punct de vedere al parametrilor analitici specifici si ai parametrilor operationali in cronoamperometrie doua variante de biosenzori pentru determinarea PCE, utilizand ca element de biorecunoastere moleculara celule intregi de alga Chlamydomonas reinhardtii, specia nativa IL si, respectiv specia mutanta I 281 T, care au condus la limite de detectie de ordinul mg mL-1. Pentru realizarea compliantei cu normele europene va trebui optimizata sensibilitatea biosenzorilor construiti.

S-a depus o cerere de brevet incluzand protocolul optimizat de obtinere a biosenzorilor pentru analiza de PCE.

- 4 articole cotate ISI;- 4 participari la conferinte;- 1 brevet;- 4 produse;- 1 tehnologie;- 4 studii.

Indicatori de rezultat 2015