Grøn Sonochemical Route til Silver Nanopartikler
Sølvnanopartikler (AgNPs) anvendes ofte nanomaterialer på grund af deres antimikrobielle egenskaber, optiske egenskaber og høj elektrisk ledningsevne. Den sonochemical rute ved hjælp af kappa-carrageenan er en enkel, bekvem og miljøvenlig syntesemetode til fremstilling af sølv nanopartikler. K-carrageenan anvendes som et naturligt miljøvenlig stabilisator, mens strøm ultralyd virker som en grøn reduktionsmiddel.
Grøn Ultrasonic Syntese af sølv-nanopartikler
Elsupikhe et al. (2015) har udviklet en grøn ultralyd-assisteret syntesevej til fremstilling af sølv-nanopartikler (AgNPs). Sonochemistry er velkendt at fremme mange våd-kemiske reaktioner. Lydbehandling gør det muligt at synthsize AgNPs med κ-carrageenan som naturlig stabilisator. Reaktionen forløber ved stuetemperatur og frembringer sølvnanopartikler med fcc krystalstruktur uden urenheder. Partikelstørrelsesfordelingen af AgNPs kan påvirkes af koncentrationen af κ-carrageenan.
Ordning af interaktionen mellem Ag-NP ladede grupper, der er afsluttet med κ-carrageenan under lydbehandling. [Elsupikhe et al. 2015]
Procedure
- Ag-NP'er blev syntetiseret ved reduktion AgNO3 anvendelse ultralydbehandling i nærvær af κ-carrageenan. At opnå forskellige prøver blev fem suspensioner fremstillet ved at tilsætte 10 ml 0,1 M sølvnitrat3 til 40-ml κ-carrageenan. De κ-carrageenan anvendte opløsninger var 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 og 0,3 vægt%, hhv.
- Opløsningerne blev omrørt i 1 time til opnåelse af AgNO3/ Κ-carrageenan.
- Derefter blev prøverne udsat for intens ultralydsbestråling: Amplituden af den ultrasoniske enhed UP400S (400W, 24kHz) blev sat til 50%. Lydbehandling blev påført i 90 minutter ved stuetemperatur. Sonotroden af ultralyd flydende processorer UP400S blev nedsænket direkte i reaktionsopløsningen.
- Efter lydbehandling blev suspensionerne centrifugeret i 15 min og vasket med dobbelt destilleret vand fire gange til fjernelse af sølvionen rest. De udfældede nanopartikler blev tørret ved 40 ° C under vakuum natten over til opnåelse af Ag-NP'er.
ligning
- Nh2den —Lydbehandling–> + H + OH
- OH + RH –> R + H2den
- Agno3–hydrolyse–> AG + + nej3–
- R + AG+ —> Ag ° + R’ + H+
- Ag+ + H –reduktioner–> Ag °
- Ag+ + H2den —> Ag ° + OH + H+
Analyse og resultater
At evaluere resultaterne, blev prøverne analyseret ved UV-synlig spektroskopisk analyse, røntgendiffraktion, FT-IR kemisk analyse, TEM og SEM billeder.
Antallet af Ag-NP'er steg med stigende K-carrageenankoncentrationer. Dannelsen af Ag / K-carrageenan blev bestemt ved UV-synlig spektroskopi, hvor maksimal plasmonabsorptionsmaksimum blev observeret ved 402 til 420 nm. Røntgendiffraktion (XRD) -analysen viste, at Ag-NP'erne har en ansigtscentreret kubisk struktur. Fouriertransform infrarødt (FT-IR) spektret indikerede tilstedeværelsen af Ag-NP'er i K-carrageenan. Transmissionselektronmikroskopi (TEM) billede for den højeste koncentration af K-carrageenan viste fordelingen af Ag-NP'er med en gennemsnitlig partikelstørrelse nær 4,21 nm. Scan-elektronmikroskopi (SEM) -billeder illustreret den sfæriske form af Ag-NP'erne. SEM-analysen viser, at ved forøgelse af K-carrageenankoncentrationen forekom ændringer i overfladen af Ag / K-carrageenan, således at lille-størrelse Ag-NP'er med sfærisk form blev opnået.
TEM-billeder og tilsvarende størrelsesfordelinger for sonochemically syntetiseret Ag / κ-carrageenan ved forskellige koncentrationer af κ-carrageenan. [0,1%, 0,2% og 0,3%, henholdsvis (a, b, c)].
Ag + / κ-carrageenan (venstre) og sonikeret Ag / κ-carrageenan (højre). Sonikering blev udført med de UP400S for 90min. [Elsupikhe et al. 2015]
UP400S – den ultrasoniske anordning, der anvendes til sonochemical syntese af Ag nanopartikler
SEM billeder til Ag / κ-carrageenan ved forskellige koncentrationer af κ-carrageenan. [0,1%, 0,2% og 0,3%, henholdsvis (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]
Litteratur / Referencer
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shamelin, Kamyar; Ahmad mansor B; Ibrahim, Nor Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Grøn sonochemical syntese af sølv-nanopartikler ved varierende koncentrationer af κ-carrageenan. Nanoscale Research Letters 10. 2015.
Grundlæggende oplysninger
sonochemistry
Når kraftig ultralyd påføres kemiske reaktioner i opløsning (flydende eller slamtilstand), det giver specifik aktivering energi på grund af et fysisk fænomen, kendt som akustisk kavitation. Kavitation skaber høje forskydningskræfter og ekstreme forhold som meget høje temperaturer og afkølingshastigheder, tryk og væskestråler. Disse intense kræfter kan initiere reaktioner og ødelægge tiltrækkende kræfter af molekyler i den flydende fase. Mange reaktioner vides at drage fordel af ultralydsbestråling, f.eks sonolyse, sol-gel rute, Sonochemical syntese af Palladium, Latex, hydroxyapatit og mange andre stoffer. Læs mere om sonochemistry her!
Sølv Nanopartikler
Sølv nanopartikler er kendetegnet ved en størrelse på mellem 1 nm og 100 nm. Mens ofte beskrevet som værende ’sølv’ nogle er sammensat af en stor procentdel af sølvoxid grund af deres store forhold mellem overflade-til-bulk sølvatomer. Sølv nanopartikler kan vises med forskellige strukturer. Mest almindeligt anvendes sfæriske sølvnanopartikler syntetiseret, men diamant, ottekantede og tynde plader anvendes også.
Sølv nanopartikler er stærkt frekventeres i medicinske anvendelser. Sølvionerne er bioaktive og har stærke antimikrobielle og bakteriedræbende virkninger. Deres ekstremt store overflade giver mulighed for koordinering af talrige ligander. Andre vigtige egenskaber er ledningsevne og unikke optiske egenskaber.
For deres ledende egenskaber, sølvnanopartikler inkorporeres ofte i kompositter, plast, epoxy og klæbemidler. Sølvpartiklerne øger den elektriske ledningsevne; derfor sølv pastaer og blæk anvendes ofte i fremstillingen af elektronik. Da sølv-nanopartikler understøtter overfladeplasmoner, AgNPs har udestående optiske egenskaber. Plasmoniske sølvnanopartikler anvendes til sensorer, detektorer og analyseudstyr såsom Surface Enhanced Raman spektroskopi (SERS) og overfladeplasmonresonans Field-enhanced Fluorescence Spectroscopy (fondene for mindre projekter).
Carrageenan
Carrageenan er et billigt naturlig polymer, som findes i forskellige arter af rødalger. Carrageenaner er lineære sulfaterede polysaccharider, som er almindeligt anvendt i fødevareindustrien, for deres gelering, fortykkelse og stabiliserende egenskaber. Deres vigtigste anvendelse er i mejeriprodukter og kødprodukter, på grund af deres stærke binding til proteiner i fødevarer. Der er tre vigtigste sorter af carrageenan, der adskiller sig i deres grad af sulfatering. Kappa-carrageenan har en sulfatgruppe pr disaccharid. Iota-carrageenan (ι-carrageenen) har to sulfater pr disaccharid. Å-carrageenan (λ-carrageenen) har tre sulfater pr disaccharid.
Kappa-carrageenan (κ-carrageenan) har en lineær struktur af sulfateret polysaccharid af D-galactose og 3,6-anhydro-D-galactose.
κ- carrageenan er almindeligt anvendt i fødevareindustrien, f.eks som geleringsmiddel og tekstur modifikation. Det kan findes som additiv i is, fløde, hytteost, milkshakes, salatdressinger, sødet kondenseret mælk, sojamælk & andre Plantemælk og saucer til at øge produktets viskositet.
Endvidere kan κ-carrageenan findes i ikke-fødevareprodukter, såsom fortykningsmiddel i shampoo og kosmetiske cremer, i tandpasta (som stabilisator for at forhindre bestanddele adskiller), brandslukning skum (som fortykningsmiddel til at forårsage skum til at blive klæbrig), luftfriskere geler , skosværte (for at forøge viskositeten), i bioteknologi til at immobilisere celler / enzymer, i lægemidler (som et inaktivt excipiens i piller / tabletter), i pet food etc.