Roheline sonokeemiline tee hõbeda nanoosakesteni
Hõbeda nanoosakesi (AgNP) kasutatakse sageli nanomaterjalidena nende mikroobivastaste omaduste, optiliste omaduste ja kõrge elektrijuhtivuse tõttu. Kappa karrageeni kasutav sonokeemiline tee on lihtne, mugav ja keskkonnasõbralik sünteesimeetod hõbeda nanoosakeste valmistamiseks. κ-karrageeni kasutatakse loodusliku keskkonnasõbraliku stabilisaatorina, samas kui võimsuse ultraheli toimib rohelise redutseerijana.
Hõbeda nanoosakeste roheline ultraheli süntees
(2015) on välja töötanud rohelise ultraheli abil sünteesitee hõbeda nanoosakeste (AgNP) valmistamiseks. Sonochemistry soodustab teadaolevalt paljusid märg-keemilisi reaktsioone. Sonikatsioon võimaldab sünteesida AgNP-sid κ-karrageeniga loodusliku stabilisaatorina. Reaktsioon kulgeb toatemperatuuril ja tekitab hõbeda nanoosakesi, millel on fcc kristallstruktuur ilma lisanditeta. AgNP-de osakeste suuruse jaotust võib mõjutada κ-karrageeni kontsentratsioon.
Ag-NP-de laetud rühmade vahelise koostoime skeem, mis on ultrahelitöötluse ajal piiratud κ-karrageeniga. [Elsupikhe et al. 2015]
Menetlus
- Ag-NP-d sünteesiti AgNO redutseerimise teel3 kasutades ultraheli κ-karrageeni juuresolekul. Erinevate proovide saamiseks valmistati viis suspensiooni, lisades 10 ml 0,1 M AgNO-d3 kuni 40 ml κ-karrageeni. Kasutatud κ-karrageeni lahused olid vastavalt 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 ja 0,3 massiprotsenti.
- Lahuseid segati AgNO saamiseks 1 tund3/κ-karrageen.
- Seejärel puutusid proovid kokku intensiivse ultraheli kiiritusega: Ultraheli seadme amplituud UP400S (400W, 24kHz) oli seatud 50% peale. Sonikatsiooni rakendati toatemperatuuril 90 minutit. Ultraheli vedelate protsessorite sonotrode UP400S kasteti otse reaktsioonilahusesse.
- Pärast ultrahelitöötlust tsentrifuugiti suspensioone 15 minutit ja pesti neli korda destilleeritud veega, et eemaldada hõbedaioonide jääk. Sadestunud nanoosakesed kuivatati 40 °C juures vaakumis üleöö, et saada Ag-NP-d.
Võrrand
- Nh2O —ultrahelitöötlus–> +H + OH
- OH + RH –> R + H2O
- AgNo3–Hüdrolüüs–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
- Ag+ + H –Vähendamise–> Ag°
- Ag+ + H2O —> Ag° + OH + H+
Analüüs ja tulemused
Tulemuste hindamiseks analüüsiti proove UV-nähtava spektroskoopilise analüüsi, röntgendifraktsiooni, FT-IR keemilise analüüsi, TEM- ja SEM-piltide abil.
Ag-NP-de arv suurenes κ-karrageeni kontsentratsiooni suurenemisega. Ag/κ-karrageeni moodustumine määrati UV-nähtava spektroskoopia abil, kus täheldati pinna plasmoni neeldumise maksimumi 402-420 nm juures. Röntgendifraktsiooni (XRD) analüüs näitas, et Ag-NP-d on näokeskse kuubikujulise struktuuriga. Fourier' teisenduse infrapuna (FT-IR) spekter näitas Ag-NP-de olemasolu κ-karrageenis. Transmissiooni elektronmikroskoopia (TEM) pilt κ-karrageeni kõrgeima kontsentratsiooni jaoks näitas Ag-NP-de jaotust, mille keskmine osakeste suurus oli lähedal 4, 21 nm-le. Skaneeritud elektronmikroskoopia (SEM) pildid illustreerisid Ag-NP-de sfäärilist kuju. SEM-analüüs näitab, et κ-karrageeni kontsentratsiooni suurenemisel toimusid muutused Ag / κ-karrageeni pinnal, nii et sfäärilise kujuga väikesed Ag-NP-d saadi.
TEM-kujutised ja vastavad suuruse jaotused sonokeemiliselt sünteesitud Ag/κ-karrageeni jaoks κ-karrageeni erinevates kontsentratsioonides. [vastavalt 0,1%, 0,2% ja 0,3% (a, b, c)].
Ag+/κ-karrageen (vasakul) ja ultraheliga töödeldud Ag / κ-karrageen (paremal). Sonikatsioon viidi läbi UP400S-iga 90min. [Elsupikhe et al. 2015]
UP400S – ultraheli seade, mida kasutatakse Ag nanoosakeste sonokeemiliseks sünteesiks
SEM-pildid Ag/κ-karrageeni jaoks κ-karrageeni erinevates kontsentratsioonides. [vastavalt 0,1%, 0,2% ja 0,3% (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]
Kirjandus / viited
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, ega Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Hõbeda nanoosakeste roheline sonokeemiline süntees κ-karrageeni erinevates kontsentratsioonides. Nanoskaalas uurimistöö kirjad 10. 2015.
Põhiteave
Sonochemistry
Kui lahuses (vedel või läga olek) toimuvatele keemilistele reaktsioonidele rakendatakse võimsat ultraheli, annab see spetsiifilise aktiveerimisenergia füüsilise nähtuse, mida nimetatakse akustiliseks kavitatsiooniks, tõttu. Kavitatsioon tekitab suuri nihkejõude ja äärmuslikke tingimusi, nagu väga kõrged temperatuurid ja jahutuskiirused, rõhud ja vedelikujoad. Need intensiivsed jõud võivad algatada reaktsioone ja hävitada vedelas faasis molekulide atraktiivseid jõude. On teada, et paljud reaktsioonid saavad kasu ultraheli kiiritusest, nt sonolüüs, Sol-geeli marsruut, sonokeemiline süntees pallaadium, Lateks, hüdroksüapatiit ja paljud teised ained. Loe lähemalt Sonokeemia siin!
hõbeda nanoosakesed
Hõbeda nanoosakesi iseloomustab suurus vahemikus 1nm kuni 100nm. Kuigi sageli kirjeldatakse seda kui "hõbedat"’ Mõned koosnevad suurest osast hõbeoksiidist, kuna nende pinna ja lahtise hõbeda aatomite suhe on suur. Hõbeda nanoosakesed võivad ilmneda erinevate struktuuridega. Kõige sagedamini sünteesitakse sfäärilisi hõbeda nanoosakesi, kuid kasutatakse ka teemant-, kaheksanurkseid ja õhukesi lehti.
Hõbeda nanoosakesi kasutatakse meditsiinilistes rakendustes väga sageli. Hõbedaioonid on bioaktiivsed ja neil on tugev antimikroobne ja germitsiidne toime. Nende äärmiselt suur pindala võimaldab koordineerida arvukaid ligandeid. Muud olulised omadused on juhtivus ja unikaalsed optilised omadused.
Nende juhtivate omaduste tõttu on hõbeda nanoosakesed sageli lisatud komposiitidesse, plastidesse, epoksiididesse ja liimidesse. Hõbedaosakesed suurendavad elektrijuhtivust; Seetõttu kasutatakse elektroonika tootmisel sageli hõbedapastasid ja -tinte. Kuna hõbeda nanoosakesed toetavad pinnaplasmoneid, on AgNP-del silmapaistvad optilised omadused. Plasmoonilisi hõbeda nanoosakesi kasutatakse andurite, detektorite ja analüütiliste seadmete jaoks, nagu Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) ja Surface Plasmon Field-enhanced Fluorescence Spectroscopy (SPFS).
karrageen
Karrageen on odav looduslik polümeer, mida leidub mitmesugustes punaste merevetikate liikides. Karrageenid on lineaarsed sulfaatpolüsahhariidid, mida kasutatakse toiduainetööstuses laialdaselt nende geelistavate, paksendavate ja stabiliseerivate omaduste jaoks. Nende peamine kasutusala on piimatoodetes ja lihatoodetes, kuna need seonduvad tugevalt toiduvalkudega. Karrageeni on kolm peamist sorti, mis erinevad sulfaatimisastme poolest. Kappa-karrageenil on disahhariidi kohta üks sulfaatrühm. Iota-karrageenil (ι-karrageenil) on disahhariidi kohta kaks sulfaati. Lambda karrageenil (λ-karrageenil) on disahhariidi kohta kolm sulfaati.
Kappa karrageenil (κ-karrageen) on D-galaktoosi ja 3,6-anhüdro-D-galaktoosi sulfaaditud polüsahhariidi lineaarne struktuur.
κ-karrageeni kasutatakse laialdaselt toiduainetööstuses, nt želeeriva ainena ja tekstuuri muutmiseks. Seda võib leida lisandina jäätises, koores, kodujuustus, piimakokteilides, salatikastmetes, magustatud kondenspiimades, sojapiimas & muud taimsed piimad ja kastmed toote viskoossuse suurendamiseks.
Lisaks võib κ-karrageeni leida toiduks mittekasutatavatest toodetest, nagu paksendaja šampoonis ja kosmeetilistes kreemides, hambapastas (stabilisaatorina, et vältida koostisosade eraldumist), tulekustutusvahus (paksendajana, et vaht kleepuvaks muutuks), õhuvärskendaja geelides, kingalakis (viskoossuse suurendamiseks), biotehnoloogias rakkude / ensüümide immobiliseerimiseks, ravimites (mitteaktiivse abiainena pillides / tablettides), lemmikloomatoidus jne.