Roheline sonokemikaalne tee hõbeda nanoosakeste jaoks
Hõbeda nanoosakesed (AgNP) kasutavad sageli nanomaterjale oma mikroobivastaste omaduste, optiliste omaduste ja elektrijuhtivuse tõttu. Kapokarrageenit kasutav sonokeemiline tee on lihtne, mugav ja keskkonnasõbralik sünteesimeetod hõbeda nanoosakeste valmistamiseks. κ-karrageeni kasutatakse loodusliku keskkonnasõbraliku stabilisaatorina, samal ajal kui võimsus ultraheli mõjutab rohelist redutseerivat ainet.
Hõbeda nanoosakeste roheline ultraheli süntees
Elsupikhe et al. (2015) on välja töötanud rohelise ultraheliuuringul põhineva sünteesitee hõbeda nanoosakeste valmistamiseks (AgNP). Sonokheemia on hästi teada, et see soodustab paljusid märg-keemilisi reaktsioone. Sonikatsioon võimaldab sünkroonida AgNP-sid κ-karrageeniga loodusliku stabilisaatorina. Reaktsioon toimus toatemperatuuril ja tekitab hõbeda nanoosakesi koos Fcc-i kristallstruktuuriga, millel puuduvad lisandid. AgNP-de osakeste suuruse jaotumist võib mõjutada κ-karrageeni kontsentratsioon.
Ag-NP-de laetud gruppide interaktsioonide skeem, mis on piiratud κ-karrageeniga ultrahelilöötluse all. [Elsupikhe et al. 2015]
Menetlus
- Ag-NP-d sünteesiti, vähendades AgNO-d3 kasutades ultraheliuuringut κ-karrageeni juuresolekul. Erinevate proovide saamiseks valmistati viis suspensiooni, lisades 10 ml 0,1 M AgNO3 40-ml κ-karrageeni. Kasutatavad κ-karrageeni lahused olid vastavalt 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 ja 0,3 massiprotsenti.
- Lahuseid segati 1 tund AgNO saamiseks3/ k-karrageen.
- Seejärel katsuti proove intensiivse ultraheli kiirgusega: ultraheli seadme amplituud UP400S (400 W, 24 kHz) määrati 50%. Sonikatsiooni rakendati 90 minutit toatemperatuuril. Ultraheli vedelprotsessorite sonotrode UP400S viidi otse reaktsioonilahusesse.
- Pärast ultrahelitöötlust suspensioonid tsentrifuugiti 15 minutit ja pesti kaks korda destilleeritud veega neli korda, et eemaldada hõbedase ioonide jääk. Sadestunud nanoosakesed kuivatati temperatuuril 40 ° C vaakumis üleöö, et saada Ag-NP-d.
Võrrand
- nH2O —Sonikatsioon–> + H + OH
- OH + RH –> R + H2O
- AgNo3–hüdrolüüs–> AG + + ei3–
- R + Ag+ —> Ag ° + R’ + H+
- Ag+ + H –vähendused–> Ag °
- Ag+ + H2O —> Ag ° + OH + H+
Analüüs ja tulemused
Tulemuste hindamiseks analüüsiti proove UV spektroskoopilise analüüsi, röntgendifraktsiooni, FT-IR-i keemilise analüüsi, TEM ja SEM-piltidega.
Ag-NP-de arv suurenes, suurendades κ-karrageeni kontsentratsioone. Ag / κ-karrageeni moodustumine määrati UV-nähtava spektroskoopia abil, kus täheldati pinna plasmoni neeldumismaksimumit 402 kuni 420 nm juures. Röntgendifraktsiooni (XRD) analüüs näitas, et Ag-NP-d on näokeskseks kuubikujuliseks struktuuriks. Fourier transform infrapuna (FT-IR) spekter osutas Ag-NP-de olemasolu κ-karrageenil. Transmissioon-elektronmikroskoopia (TEM) kujutis kõrgeima kontsentratsiooniga κ-karrageenil näitas Ag-NP-de jaotust, mille keskmine osakeste suurus oli ligikaudu 4,21 nm. Skaneeritava elektronmikroskoopia (SEM) kujutised näitasid Ag-NP sfäärilist kuju. SEM-analüüs näitab, et suurenevas κ-karrageeni kontsentratsioonis ilmnesid muutused Ag / κ-karrageeni pinnal, nii et väikesed sfäärilised kujuga Ag-NPd saadi.
TEM-kujutised ja vastavad suuruse jaotused sonokheemiliselt sünteesitud Ag / κ-karrageenile κ-karrageeni erinevatel kontsentratsioonidel. [0,1%, 0,2% ja 0,3% (a, b, c)].
Ag + / κ-karrageen (vasakul) ja sonicated Ag / κ-karrageen (paremal). Uuring viidi läbi UP400S-ga 90 minuti jooksul. [Elsupikhe et al. 2015]
UP400S – ultraheli seade, mida kasutatakse Ag-nanoosakeste sonocheemilisest sünteesist
SEM-kujutised Ag / κ-karrageenile κ-karrageeni erinevatel kontsentratsioonidel. [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, Nor Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Hõbeda nanoosakeste roheline sonocheemiline süntees erinevates κ-karrageeni kontsentratsioonides. Nanoskilomeetri uurimiskirjad 10. 2015.
Põhiandmed
Sonokheemia
Kui lahuse (vedelas või lämmastikus) keemiliste reaktsioonide korral rakendatakse võimsat ultraheli, annab see akustilise kavitatsiooni tõttu füüsikalise nähtuse tõttu spetsiifilise aktivatsioonenergia. Kavitatsioon loob kõrge nihkejõudude ja äärmuslike tingimuste, nagu väga kõrge temperatuuri ja jahutuse määr, rõhk ja vedelad jooned. Need intensiivsed jõud võivad algatada reaktsioone ja hävitada vedelas faasis molekulide atraktiivseid jõude. On teada, et paljud reaktsioonid saavad ultraheli kiiritust, nt sonolüüsi, sol-gel marsruut, sonochemical sünteesi pallaadium, lateks, hüdroksüapatiit ja paljud muud ained. Lugege lisateavet sonochemistry siin!
Hõbeda nanoosakesed
Hõbeda nanoosakesi iseloomustavad suurused vahemikus 1 nm kuni 100 nm. Kuigi sageli kirjeldatakse seda kui "hõbedat"’ mõned koosnevad suurel hulgal hõbeoksiidist, kuna nende suur hulk on hulga hõbe aatomite suhe. Hõbeda nanoosakesed võivad ilmneda erinevate struktuuridega. Sünteesitakse kõige sagedamini kerakujulisi hõbeda nanoosakesi, kuid kasutatakse ka teemantide, kaheksakujulisi ja õhukesi lehte.
Hõbeda nanoosakesed on väga sagedased meditsiinilistes rakendustes. Hõbedaioonid on bioaktiivsed ja neil on tugev antimikroobne ja bakteritsiidne toime. Nende äärmiselt suur pindala võimaldab koordineerida arvukaid ligandeid. Teised olulised omadused on juhtivus ja ainulaadsed optilised omadused.
Nende juhtivate omaduste tõttu on hõbedased nanoosakesed sageli lisatud komposiididesse, plastidesse, epoksiididesse ja liimidesse. Hõbedased osakesed suurendavad elektrijuhtivust; seetõttu kasutatakse elektroonikatööstuses tihti hõbeda pastöid ja trükivärve. Kuna hõbeda nanoosakesed toetavad pinnaplasmoni, on AgNP-il silmapaistvad optilised omadused. Sensorite, detektorite ja analüütiliste seadmete, nagu Surface Enhanced Ramani spektroskoopia (SERS) ja Surface Plasmon Field-võimendatud fluorestsents-spektroskoopia (SPFS), kasutatakse plasmonhhii-nanoosakesi.
Karrageenan
Karrageen on odava loodusliku polümeeri, mida leidub mitmesugustes punaste merevetikate liikides. Karrageenid on lineaarsed sulfaaditud polüsahhariidid, mida kasutatakse laialdaselt toiduainetööstuses nende geelistamise, paksenemise ja stabiliseerivate omaduste jaoks. Nende peamine kasutusala on piimatoodetes ja lihatoodetes, kuna neil on tugev seondumine toiduvalkudega. Karrageenil on kolm peamist sorti, mis erinevad oma sulfoonimisastmest. Kappa-karrageenil on disahhariidi kohta üks sulfaatrühm. Iota-karrageenil (i-karrageenil) on disahhariidil kaks sulfaati. Lambda-karrageenil (λ-karrageenil) on disahhariidi kohta kolm sulfaati.
Kappa karrageenil (κ-karrageenil) on D-galaktoosi ja 3,6-anhüdro-D-galaktoosi sulfaaditud polüsahhariidi lineaarne struktuur.
κ-karrageen on laialdaselt kasutatav toiduainetööstuses, näiteks geelistuvana ja tekstuuri modifitseerimisel. Seda võib leida söödalisandina jäätis, kreem, kodujuust, piimakookid, salatikaste, magustatud kondenseeritud piim, sojapiim & muud taimsed piimad ja kastmed, et suurendada toote viskoossust.
Peale selle võib κ-karrageeni leida mittetoidulistes toodetes nagu paksendaja šampoonis ja kosmeetilised kreemid, hambapasta (stabilisaator, mis aitab vältida komponentide eraldamist), tulekustutusvaht (paksendaja, mis aitab vahtu kleepuda), õhuvärskendustegelid , kingaviskast (viskoossuse suurendamiseks), biotehnoloogias rakkude / ensüümide immobiliseerimiseks, ravimite (mitteaktiivsete tabletid / tabletid) abiainetena, lemmikloomatoidudena jne.