Gümüş nanohissəciklərə yaşıl sonokimyəvi marşrut
Gümüş nanohissəciklər (AgNPs) antimikrob xüsusiyyətlərinə, optik xüsusiyyətlərinə və yüksək elektrik keçiriciliyinə görə tez-tez istifadə olunan nanomateriallardır. Kappa carrageenan istifadə edərək sonokimyəvi marşrut gümüş nanohissəciklərin hazırlanması üçün sadə, rahat və ətraf mühitə uyğun sintez üsuludur. κ-karragenan təbii ekoloji stabilizator kimi istifadə olunur, güc ultrasəsi isə yaşıl azaldıcı agent kimi çıxış edir.
Yaşıl kimya dəqiq parametr nəzarətini tələb edir. Nanomaterial mühəndislərimiz sizə uyğun sonotrod, reaktor geometriyası və güc parametrlərini seçməyə kömək edəcək, məhsuldarlığı maksimuma çatdıracaq, hissəcik morfologiyasını idarə edəcək və yaşıl kimya prinsiplərinə tam uyğunluq təmin edəcək.
Ag+/κ-karraqenan (solda) və sonikləşdirilmiş Ag/κ-karraqenan (sağda). Sonikasiya UP400S ilə 90 dəqiqə ərzində həyata keçirildi.
[Elsupikhe et al. 2015]
Gümüş nanohissəciklərin yaşıl ultrasəs sintezi
Elsupikhe və b. (2015) gümüş nanohissəciklərin (AgNPs) hazırlanması üçün yaşıl ultrasəs köməyi ilə sintez marşrutu hazırlamışlar. Sonokimya bir çox yaş-kimyəvi reaksiyaları təşviq etmək üçün yaxşı bilinir. Sonication təbii stabilizator kimi κ-karragenan ilə AgNP-ləri sintez etməyə imkan verir. Reaksiya otaq temperaturunda gedir və heç bir çirkləri olmayan fcc kristal quruluşlu gümüş nanohissəciklər istehsal edir. AgNP-lərin hissəcik ölçüsü paylanmasına κ-karragenanın konsentrasiyası təsir edə bilər.
Sonikasiya altında κ-karragenan ilə örtülmüş Ag-NP-lər yüklü qruplar arasında qarşılıqlı əlaqə sxemi. [Elsupikhe et al. 2015]
Procedure: Sustainable Synthesis of Silver Nanoparticles
- Ag-NP-lər AgNO-nun azaldılması ilə sintez edilmişdir3 κ-carrageenan iştirakı ilə ultrasəs istifadə. Müxtəlif nümunələr əldə etmək üçün 10 mL 0,1 M AgNO əlavə etməklə beş süspansiyon hazırlanmışdır.3 40-mL κ-karragenana qədər. İstifadə olunan κ-karragenan məhlulları müvafiq olaraq 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 və 0,3 ağırlıq% idi.
- AgNO əldə etmək üçün məhlullar 1 saat qarışdırıldı3/κ-karragenan.
- Sonra nümunələr intensiv ultrasəs şüalanmasına məruz qaldı: Ultrasəs cihazının amplitudası UP400S (400W, 24kHz) 50%-ə təyin edilib. Sonication otaq temperaturunda 90 dəqiqə tətbiq edilmişdir. Ultrasəs maye prosessorlarının sonotrode UP400S birbaşa reaksiya məhluluna batırılır.
- Sonikasiyadan sonra süspansiyonlar 15 dəqiqə sentrifuqa edildi və gümüş ionunun qalıqlarını çıxarmaq üçün dörd dəfə ikiqat distillə edilmiş su ilə yuyuldu. Ag-NP-ləri əldə etmək üçün çökdürülmüş nanohissəciklər bir gecədə 40°C-də vakuum altında qurudulur.
Tənlik
- nH₂O —sonication–> +H + OH
- OH + RH –> R + H₂O
- AgNo₃–hidroliz–> Ag+ + NO₃–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
- Ag+ + H –azalmalar–> Ag°
- Ag+ + H2O —> Ag° + OH + H+
Analysis and Results: Ultrasonically Synthesized Silver Nanoparticles
Nəticələri qiymətləndirmək üçün nümunələr UV-görünən spektroskopik analiz, rentgen şüalarının difraksiyası, FT-IR kimyəvi analizi, TEM və SEM təsvirləri ilə təhlil edilmişdir.
The number of Ag-NPs increased with increasing κ-carrageenan concentrations. The formation of Ag/κ-carrageenan was determined by UV-visible spectroscopy where the surface plasmon absorption maximum was observed at 402 to 420nm. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the Ag-NPs are of a face-centered cubic structure. The Fourier transform infrared (FT-IR) spectrum indicated the presence of Ag-NPs in κ-carrageenan. Transmission electron microscopy (TEM) image for the highest concentration of κ-carrageenan showed the distribution of Ag-NPs with an average particle size near to 4.21nm. Scan electron microscopy (SEM) images illustrated the spherical shape of the Ag-NPs. The SEM analysis shows that with increasing κ-carrageenan concentration, changes in the surface of Ag/κ-carrageenan occurred, so that small-sized Ag-NPs with spherical shape were obtained.
κ-karragenanın müxtəlif konsentrasiyalarında sonokimyəvi şəkildə sintez edilmiş Ag/κ-karragenan üçün TEM şəkilləri və müvafiq ölçü paylamaları. [müvafiq olaraq 0,1%, 0,2% və 0,3% (a, b, c)].
UP400S – Ag nanohissəciklərinin sonokimyəvi sintezi üçün istifadə olunan ultrasəs cihazı
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, Nor Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Green sonochemical synthesis of silver nanoparticles at varying concentrations of κ-carrageenan. Nanoscale Research Letters 10. 2015.
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, and Majid Darroudi (2016): Honey-Based and Ultrasonic-Assisted Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Activities. Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 16, 7989–7993, 2016.
- Bose, Rahul & Roychoudhury, Piya & Pal, Ruma (2021): In-situ green synthesis of fluorescent silica–silver conjugate nanodendrites using nanoporous frustules of diatoms: an unprecedented approach. Bioprocess and Biosystems Engineering 44, 2021
- I. De La Calle, N. Cabaleiro, M. Costas, F. Pena, S. Gil, I. Lavilla, C. Bendicho (2011): Ultrasound-assisted extraction of gold and silver from environmental samples using different extractants followed by electrothermal-atomic absorption spectrometry. Microchemical Journal, Volume 97, Issue 2, 2011. 93-100.
Tez-tez Verilən Suallar: Gümüş Nanohissəciklərinin Yaşıl Sonokimyəvi Sentezi
Ultrasəs gümüş nanohissəciklərinin yaşıl sintezini necə yaxşılaşdırır?
Ultrasəs akustik kavitasiyanı sürətləndirir, lokal istilik nöqtələri yaradır və ekoloji təmiz agentlərdən istifadə edərək gümüş ionlarını sürətlə azaldır. Bu sonokimyəvi proses reaksiyanın kinetikasını sürətləndirir, vahid nüvələşməni təşviq edir və hissəcik ölçüsü və formasına dəqiq nəzarət etməyə imkan verir – bütün bunlar sərt kimyəvi maddələr və yüksək istilik enerjisi olmadan mümkündür.
AgNP-lər üçün yaşıl sonokimyəvi yolun əsas üstünlükləri nələrdir?
Yaşıl sonokimyəvi sintez ultrasəs ilə biouyğun reduksiyaedici və örtücülükedici maddələri (bitki ekstraktları, şəkərlər və ya polimerlər kimi) birləşdirərək toksik olmayan, ətraf mühitə zərərsiz gümüş nanohissəcikləri istehsal edir. Bu üsul enerji istifadəsini azaldır, sintez müddətini qısaldır, zərərli yan məhsulları aradan qaldırır və sabit ölçü paylanmasına malik nanohissəciklər əldə edir.
Ultrasəs gümüş nanohissəciklərinin ölçüsünü və morfologiyasını idarə edə bilərmi?
Bəli. Ultrasəs amplitudasını, tezliyini, güc sıxlığını və səsələndirmə vaxtını tənzimləməklə istehsalçılar nükliasiya və böyümə sürətini incə tənzimləyə bilərlər. Bu, fərqli formalar (kürələr, kubiklər, üçbucaq lövhələr) üzrə 5–100 nm ölçüdə AgNP-lərin təkrar istehsalına imkan verir və xüsusi biotibb, elektronika və ya sənaye tətbiqlərinə uyğunlaşdırılır.
Ultrasəs yaşıllaşdırılmış sintez sənaye üzrə AgNP istehsalına uyğunlaşdırıla bilərmi?
Mütləq. Sənaye ultrasəs emalçıları ardıcıl axın reaktorlarını lab batch-lərdən tam istehsala problemsiz şəkildə genişləndirir. Daxili səsələndirmə vahid kavitasiyanın yayılmasını, real vaxt proses monitorinqini və batch-dən batch-ə uyğunluğu təmin edir, bu da yüksək həcmli, ətraf mühit üçün dost AgNP istehsalı üçün idealdır.
Ultrasonik gümüş nanopartikel sintezi ilə ən yaxşı hansı yaşıl azaldıcı maddələr işləyir?
Effektiv ekoloji dost maddələrə bitki ekstraktları (məsələn, aloe, yaşıl çay, sitrus qabıqları), karbohidratlar, amin turşuları, zülallar və bioçözünən polimerlər daxildir. Ultrason onların azaldıcı və stabilləşdirici effektivliyini artırır, sintetik kimyəvi maddələrin tam əvəz olunmasına imkan verir, eyni zamanda yüksək çıxım, kolloidal sabitlik və funksional performansı qoruyur.
Sonokimyəvi sintez ənənəvi kimyəvi üsullarla AgNP-lər üçün necə müqayisə olunur?
Ənənəvi kimyəvi yollar adətən toksik azaldıcılara (məsələn, natrium borohidrid), ekstremal pH səviyyələrinə əsaslanır və təhlükəli tullantılar yaradır. Yaşıl sonokimyəvi sintez təhlükəsiz, yenilənə bilən materiallardan istifadə edir, normal və ya yumşaq temperaturda işləyir, emal müddətini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və daha təmiz, biouyğun nanohissəciklər istehsal edir ki, onların dispersiyası və saxlama ömrü yüksək olur.
Hansı sənaye sahələri yaşıl ultrasəs gümüş nanohissəciklərindən faydalanır?
Yaşıl sonokimyəvi üsullarla sintez edilmiş AgNP-lər geniş şəkildə antimikrob örtüklərdə, tibbi cihazlarda, yara baxımında, su filtrasiyasında, çevik elektronikalarda və davamlı qablaşdırmada istifadə olunur. Onların ekoloji cəhətdən təmiz istehsalı sərt ətraf mühit və təhlükəsizlik standartlarına uyğunu təmin edir, eyni zamanda yüksək performans və normativ qəbul təmin edir.
Gümüş Nanohissəcikləri nədir?
Gümüş nanohissəciklər 1nm ilə 100nm arasında ölçü ilə xarakterizə olunur. Tez-tez "gümüş" olaraq təsvir edilir’ bəziləri səthdən kütləyə gümüş atomlarının böyük nisbətinə görə böyük bir gümüş oksidindən ibarətdir. Gümüş nanohissəciklər müxtəlif strukturlarda görünə bilər. Ən çox sferik gümüş nanohissəciklər sintez olunur, lakin almaz, səkkizbucaqlı və nazik təbəqələrdən də istifadə olunur.
Gümüş nanohissəciklər tibbi tətbiqlərdə çox istifadə olunur. Gümüş ionları bioaktivdir və güclü antimikrobiyal və mikrob öldürücü təsirlərə malikdir. Onların olduqca böyük səth sahəsi çoxsaylı liqandların koordinasiyasına imkan verir. Digər mühüm xüsusiyyətlər keçiricilik və unikal optik xüsusiyyətlərdir.
Gümüş nanohissəciklər öz keçirici xüsusiyyətlərinə görə tez-tez kompozitlərə, plastiklərə, epoksilərə və yapışdırıcılara daxil edilir. Gümüş hissəciklər elektrik keçiriciliyini artırır; buna görə də gümüş pastalar və mürəkkəblər elektronikanın istehsalında tez-tez istifadə olunur. Gümüş nanohissəciklər səthi plazmonları dəstəklədiyi üçün AgNP-lər əla optik xüsusiyyətlərə malikdir. Plazmonik gümüş nanohissəciklər sensorlar, detektorlar və Səthi Təkmilləşdirilmiş Raman Spektroskopiyası (SERS) və Səthi Plazmon Sahəsi ilə gücləndirilmiş Flüoressensiya Spektroskopiyası (SPFS) kimi analitik avadanlıqlar üçün istifadə olunur.
Karragenan nədir?
Carrageenan müxtəlif növ qırmızı dəniz yosunlarında olan ucuz təbii polimerdir. Carrageenans, jelləşmə, qalınlaşdırma və sabitləşdirmə xüsusiyyətlərinə görə qida sənayesində geniş istifadə olunan xətti sulfatlı polisaxaridlərdir. Onların əsas tətbiqi qida zülallarına güclü bağlanması səbəbindən süd və ət məhsullarındadır. Sulfasiya dərəcəsi ilə fərqlənən üç əsas karagenan növü var. Kappa-karragenanın hər disakariddə bir sulfat qrupu var. Iota-carrageenan (ι-carrageenen) hər disakariddə iki sulfat var. Lambda carrageenan (λ-carrageenen) hər disakariddə üç sulfat var.
Kappa karagenan (κ-carrageenan) D-qalaktoza və 3,6-anhidro-D-qalaktozanın sulfatlaşdırılmış polisaxaridinin xətti quruluşuna malikdir.
κ- karragenan qida sənayesində geniş istifadə olunur, məsələn, jelləşdirici agent kimi və teksturanın dəyişdirilməsi üçün. Dondurma, qaymaq, kəsmik, süd kokteylləri, salat sarğıları, qatılaşdırılmış qatılaşdırılmış südlər, soya südündə əlavə olaraq tapıla bilər. & digər bitki südləri və məhsulun özlülüyünü artırmaq üçün souslar.
Bundan əlavə, κ-karragenan qeyri-ərzaq məhsullarında, məsələn, şampun və kosmetik kremlərdə qatılaşdırıcı, diş pastasında (tərkiblərin ayrılmasının qarşısını almaq üçün stabilizator kimi), yanğınsöndürən köpükdə (köpüyü yapışqanlaşdıran qatılaşdırıcı kimi), hava təravətləndirici gellərdə tapıla bilər. , ayaqqabı lakı (özlülüyünü artırmaq üçün), biotexnologiyada hüceyrələri/fermentləri hərəkətsizləşdirmək üçün, əczaçılıq məhsullarında (həblərdə/tabletlərdə qeyri-aktiv köməkçi maddə kimi), ev heyvanları yemində və s.
κ-karragenanın müxtəlif konsentrasiyalarında Ag/κ-carrageenan üçün SEM şəkilləri. [müvafiq olaraq 0,1%, 0,2% və 0,3% (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]