Visible light absorption of TiO2 nanoparticles surface-modified with vitamin B-6: A comparative experimental and DFT study
Апсорпција наночестица TiO2 површински модификованих витамином B6 у видљивом делу спектра: упоредна експериментална и DFT студија
2018
Authors
Kovač, TijanaDžunuzović, Enis S.
Džunuzović, Jasna
Milićević, Bojana
Sredojević, Dušan
Brothers, Edward N
Nedeljković, Jovan M.
Article (Published version)
Metadata
Show full item recordAbstract
Surface modification of titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) with the biologically active molecule pyridoxine hydrochloride (vitamin B-6) was found to alter the optical properties. Microstructural characterization involving transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis revealed that the anatase TiO2 NPs had a narrow size distribution with an average diameter of 45 angstrom. The absorption onset of the surface-modified TiO2 samples was red-shifted by about 0.4 eV compared to the unmodified particles. The mode of binding between vitamin B-6 and the surface Ti atoms was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). From the Benesi-Hildebrand plot, the stability constant of the surface complex was found to be of the order 10(2) M-1. The experimental findings were supported by detailed quantum chemical calculations based on the density functional theory (DFT). Agreement was found between the experimentally measured absorption spectra of t...he TiO2 NPs surface-modified with vitamin B-6 and the theoretically calculated electronic excitation spectra of the corresponding model system.
Површинска модификација наночестица титан-диоксида (ТiО2) биолошки активним молекулима пиридоксин-хидрохлорида (витамин B6) доводи до промене њихових оптичких својства. Микроструктурна карактеризација синтетисаних наночестица ТiО2 која обухвата трансмисиону електронску микроскопију (ТЕМ) и дифракцију рендгенских зрака (XRD) показала је да наночестице анатаза имају уску дистрибуцију величина са средњим пречником од 45 Å. Праг апсорпције површински модификованих наночестица ТiО2 је за 0,4 еV померен ка већим таласним дужинама у односу на спектар немодификованих честица. Коришћењем FTIR спектроскопије утврђен је начин везивања
витамина B6 за површинске атоме титана. Константа стабилности површинског комплекса је одређена на основу Бенеси–Хилдебрандове (Benesi–Hildebrand) анализе и износи 3,0×102 М-1. Експериментални резултати су поткрепљени детаљним квантно-хемијским прорачунима заснованим на теорији функционала густине (DFT). Утврђен је висок ниво сагласности између апсорпционог спектра... наночестица ТiО2 и теоријски добијеног електронског ексцитационог спектра одговарајућег модела.
Keywords:
anatase / pyridoxine hydrochloride / charge transfer complex / optical properties / quantum chemical calculationsSource:
Journal of the Serbian Chemical Society, 2018, 83, 7-8, 899-909Publisher:
- Belgrade : Serbian Chemical Society
Funding / projects:
- Synthesis and characterization of novel functional polymers and polymeric nanocomposites (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-172062)
- Materials of Reduced Dimensions for Efficient Light Harvesting and Energy conversion (RS-MESTD-Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)-45020)
DOI: 10.2298/JSC180131044K
ISSN: 0352-5139
WoS: 000441529600009
Scopus: 2-s2.0-85067088915
Collections
Institution/Community
IHTMTY - JOUR AU - Kovač, Tijana AU - Džunuzović, Enis S. AU - Džunuzović, Jasna AU - Milićević, Bojana AU - Sredojević, Dušan AU - Brothers, Edward N AU - Nedeljković, Jovan M. PY - 2018 UR - https://cer.ihtm.bg.ac.rs/handle/123456789/2422 AB - Surface modification of titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) with the biologically active molecule pyridoxine hydrochloride (vitamin B-6) was found to alter the optical properties. Microstructural characterization involving transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis revealed that the anatase TiO2 NPs had a narrow size distribution with an average diameter of 45 angstrom. The absorption onset of the surface-modified TiO2 samples was red-shifted by about 0.4 eV compared to the unmodified particles. The mode of binding between vitamin B-6 and the surface Ti atoms was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). From the Benesi-Hildebrand plot, the stability constant of the surface complex was found to be of the order 10(2) M-1. The experimental findings were supported by detailed quantum chemical calculations based on the density functional theory (DFT). Agreement was found between the experimentally measured absorption spectra of the TiO2 NPs surface-modified with vitamin B-6 and the theoretically calculated electronic excitation spectra of the corresponding model system. AB - Површинска модификација наночестица титан-диоксида (ТiО2) биолошки активним молекулима пиридоксин-хидрохлорида (витамин B6) доводи до промене њихових оптичких својства. Микроструктурна карактеризација синтетисаних наночестица ТiО2 која обухвата трансмисиону електронску микроскопију (ТЕМ) и дифракцију рендгенских зрака (XRD) показала је да наночестице анатаза имају уску дистрибуцију величина са средњим пречником од 45 Å. Праг апсорпције површински модификованих наночестица ТiО2 је за 0,4 еV померен ка већим таласним дужинама у односу на спектар немодификованих честица. Коришћењем FTIR спектроскопије утврђен је начин везивања витамина B6 за површинске атоме титана. Константа стабилности површинског комплекса је одређена на основу Бенеси–Хилдебрандове (Benesi–Hildebrand) анализе и износи 3,0×102 М-1. Експериментални резултати су поткрепљени детаљним квантно-хемијским прорачунима заснованим на теорији функционала густине (DFT). Утврђен је висок ниво сагласности између апсорпционог спектра наночестица ТiО2 и теоријски добијеног електронског ексцитационог спектра одговарајућег модела. PB - Belgrade : Serbian Chemical Society T2 - Journal of the Serbian Chemical Society T1 - Visible light absorption of TiO2 nanoparticles surface-modified with vitamin B-6: A comparative experimental and DFT study T1 - Апсорпција наночестица TiO2 површински модификованих витамином B6 у видљивом делу спектра: упоредна експериментална и DFT студија VL - 83 IS - 7-8 SP - 899 EP - 909 DO - 10.2298/JSC180131044K ER -
@article{ author = "Kovač, Tijana and Džunuzović, Enis S. and Džunuzović, Jasna and Milićević, Bojana and Sredojević, Dušan and Brothers, Edward N and Nedeljković, Jovan M.", year = "2018", abstract = "Surface modification of titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) with the biologically active molecule pyridoxine hydrochloride (vitamin B-6) was found to alter the optical properties. Microstructural characterization involving transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis revealed that the anatase TiO2 NPs had a narrow size distribution with an average diameter of 45 angstrom. The absorption onset of the surface-modified TiO2 samples was red-shifted by about 0.4 eV compared to the unmodified particles. The mode of binding between vitamin B-6 and the surface Ti atoms was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). From the Benesi-Hildebrand plot, the stability constant of the surface complex was found to be of the order 10(2) M-1. The experimental findings were supported by detailed quantum chemical calculations based on the density functional theory (DFT). Agreement was found between the experimentally measured absorption spectra of the TiO2 NPs surface-modified with vitamin B-6 and the theoretically calculated electronic excitation spectra of the corresponding model system., Површинска модификација наночестица титан-диоксида (ТiО2) биолошки активним молекулима пиридоксин-хидрохлорида (витамин B6) доводи до промене њихових оптичких својства. Микроструктурна карактеризација синтетисаних наночестица ТiО2 која обухвата трансмисиону електронску микроскопију (ТЕМ) и дифракцију рендгенских зрака (XRD) показала је да наночестице анатаза имају уску дистрибуцију величина са средњим пречником од 45 Å. Праг апсорпције површински модификованих наночестица ТiО2 је за 0,4 еV померен ка већим таласним дужинама у односу на спектар немодификованих честица. Коришћењем FTIR спектроскопије утврђен је начин везивања витамина B6 за површинске атоме титана. Константа стабилности површинског комплекса је одређена на основу Бенеси–Хилдебрандове (Benesi–Hildebrand) анализе и износи 3,0×102 М-1. Експериментални резултати су поткрепљени детаљним квантно-хемијским прорачунима заснованим на теорији функционала густине (DFT). Утврђен је висок ниво сагласности између апсорпционог спектра наночестица ТiО2 и теоријски добијеног електронског ексцитационог спектра одговарајућег модела.", publisher = "Belgrade : Serbian Chemical Society", journal = "Journal of the Serbian Chemical Society", title = "Visible light absorption of TiO2 nanoparticles surface-modified with vitamin B-6: A comparative experimental and DFT study, Апсорпција наночестица TiO2 површински модификованих витамином B6 у видљивом делу спектра: упоредна експериментална и DFT студија", volume = "83", number = "7-8", pages = "899-909", doi = "10.2298/JSC180131044K" }
Kovač, T., Džunuzović, E. S., Džunuzović, J., Milićević, B., Sredojević, D., Brothers, E. N.,& Nedeljković, J. M.. (2018). Visible light absorption of TiO2 nanoparticles surface-modified with vitamin B-6: A comparative experimental and DFT study. in Journal of the Serbian Chemical Society Belgrade : Serbian Chemical Society., 83(7-8), 899-909. https://doi.org/10.2298/JSC180131044K
Kovač T, Džunuzović ES, Džunuzović J, Milićević B, Sredojević D, Brothers EN, Nedeljković JM. Visible light absorption of TiO2 nanoparticles surface-modified with vitamin B-6: A comparative experimental and DFT study. in Journal of the Serbian Chemical Society. 2018;83(7-8):899-909. doi:10.2298/JSC180131044K .
Kovač, Tijana, Džunuzović, Enis S., Džunuzović, Jasna, Milićević, Bojana, Sredojević, Dušan, Brothers, Edward N, Nedeljković, Jovan M., "Visible light absorption of TiO2 nanoparticles surface-modified with vitamin B-6: A comparative experimental and DFT study" in Journal of the Serbian Chemical Society, 83, no. 7-8 (2018):899-909, https://doi.org/10.2298/JSC180131044K . .