مسیر سونوشیمیایی سبز به نانوذرات نقره ای
نانوذرات نقره (AgNPs) به دلیل خواص ضد میکروبی، خواص اپتیکی و هدایت الکتریکی بالا، اغلب مورد استفاده قرار می گیرند. مسیر سونوشیمیایی با استفاده از کاپا کاراگینان یک روش سنتز ساده، راحت و سازگار با محیط زیست برای تهیه نانوذرات نقره است. κ-کاراگینان به عنوان یک تثبیت کننده طبیعی سازگار با محیط زیست استفاده می شود، در حالی که سونوگرافی قدرت به عنوان یک عامل کاهنده سبز عمل می کند.
سنتز اولتراسونیک سبز نانوذرات نقره
Elsupikhe و همکاران (2015) یک مسیر سنتز سبز به کمک اولتراسونیک برای تهیه نانوذرات نقره (AgNPs) ایجاد کرده اند. Sonochemistry به خوبی شناخته شده است برای ترویج بسیاری از واکنش های شیمیایی مرطوب. فراصوت امکان سنتز نانوذرات نقره را با κ-کاراگینان به عنوان تثبیت کننده طبیعی فراهم می کند. این واکنش در دمای اتاق اجرا می شود و نانوذرات نقره با ساختار کریستالی fcc و بدون هیچ گونه ناخالصی تولید می کند. توزیع اندازه ذرات نانوذرات نقره می تواند تحت تأثیر غلظت κ-کاراگینان باشد.
طرح تعامل بین گروه های متهم Ag-NPs که با κ-کاراگینان تحت فراصوت پوشانده شده اند. [السوپیخه و همکاران 2015]
روش
- نانوذرات نقره با احیای نیترات نقره سنتز شدند3 با استفاده از امواج فراصوت در حضور κ - carrageenan. برای به دست آوردن نمونه های مختلف، پنج سوسپانسیون با افزودن 10 میلی لیتر نیترات نقره 1/0 مولار تهیه شد3 به 40 میلی لیتر κ-کاراگینان. محلول های مورد استفاده به ترتیب 1/0، 15/0، 20/0، 25/0 و 3/0 درصد وزنی بودند.
- محلول ها به مدت 1 ساعت هم زده شدند تا AgNO به دست آید3/κ-کاراگینان.
- سپس نمونه ها در معرض پرتودهی شدید اولتراسونیک قرار گرفتند: دامنه دستگاه اولتراسونیک UP400S (400 وات، 24 کیلوهرتز) روی 50 درصد تنظیم شد. فراصوت به مدت 90 دقیقه در دمای اتاق اعمال شد. sonotrode از پردازنده های مایع اولتراسونیک UP400S مستقیما در محلول واکنش غوطه ور شد.
- پس از فراصوت ، سوسپانسیون ها به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شدند و چهار بار با آب مقطر دوتایی شسته شدند تا بقایای یون نقره از بین بروند. نانوذرات رسوب شده در دمای 40 درجه سانتی گراد در دمای خلاء یک شبه خشک شدند تا نانوذرات نقره به دست آید.
معادله
- NhH2SO —فراصوت–> +H + OH
- OH + RH –> R + HH2SO
- AgNo3–هیدرولیز–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + ساعت+
- Ag+ + ساعت –کاهش–> Ag°
- Ag+ + ساعتH2SO —> Ag° + OH + H+
تجزیه و تحلیل و نتایج
برای ارزیابی نتایج، نمونه ها با استفاده از آنالیز طیف سنجی مرئی با اشعه ماوراء بنفش، پراش اشعه ایکس، آنالیز شیمیایی FT-IR، تصاویر TEM و SEM مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
تعداد نانوذرات نقره با افزایش غلظت κ-کاراگینان افزایش یافت. تشکیل Ag/κ-کاراگینان با طیف سنجی مرئی UV تعیین شد که حداکثر جذب پلاسمون سطحی در طول موج 402 تا 420 نانومتر مشاهده شد. آنالیز پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که نانوذرات نقره از ساختار مکعبی صورت محور هستند. طیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) نشان دهنده حضور نانوذرات نقره در κ-کاراگینان بود. تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای بالاترین غلظت κ-کاراگینان توزیع نانوذرات نقره با میانگین اندازه ذرات نزدیک به 21/4 نانومتر را نشان داد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی اسکنی (SEM) شکل کروی نانوذرات نقره را نشان می دهد. تجزیه و تحلیل میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می دهد که با افزایش غلظت κ-کاراگینان، تغییراتی در سطح Ag/κ-کاراگینان رخ داده است، به طوری که Ag-NP های کوچک با شکل کروی به دست آمد.
تصاویر TEM و توزیع اندازه مربوطه برای سنتز سونوشیمیایی Ag/κ-کاراگینان در غلظت های مختلف κ-کاراگینان. [به ترتیب 1/0، 2/0 و 3/0 درصد (a، b، c)].
Ag +/κ-carrageenan (سمت چپ) و فراصوت Ag / κ-carrageenan (راست). فراصوت با UP400S به مدت 90 دقیقه انجام شد.
UP400S – دستگاه اولتراسونیک مورد استفاده برای سنتز سونوشیمیایی نانوذرات نقره
تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی برای Ag/κ-کاراگینان در غلظت های مختلف κ-کاراگینان. [به ترتیب 1/0٪، 2/0٪ و 0.3٪ (a, b, c)]. [السوپیخه و همکاران 2015]
ادبیات/منابع
- السوپیکه، رندا فوزی; شاملی، کامیار; احمد، منصور ب; ابراهیم و نه عزووا. زین الدین، نورهازلین (1394): سنتز سونوشیمیایی سبز نانوذرات نقره در غلظت های مختلف κ-کاراگینان. نامه های تحقیقاتی در مقیاس نانو 10. 2015.
اطلاعات اولیه
آوا شیمی
هنگامی که سونوگرافی قدرتمند به واکنش های شیمیایی در محلول (حالت مایع یا دوغاب) اعمال می شود، انرژی فعال سازی خاصی را به دلیل یک پدیده فیزیکی فراهم می کند که به عنوان کاویتاسیون صوتی شناخته می شود. کاویتاسیون نیروهای برشی بالا و شرایط شدیدی مانند دما و سرعت خنک کننده بسیار بالا، فشار و جت های مایع ایجاد می کند. این نیروهای شدید می توانند واکنش ها را آغاز کنند و نیروهای جاذبه مولکول ها را در فاز مایع از بین ببرند. واکنش های متعددی از تابش اولتراسونیک بهره مند می شوند، به عنوان مثال سونولیز، مسیر سل-ژل، سنتز سونوشیمیایی پالادیوم، لاتکس، هیدروکسی آپاتیت و بسیاری از مواد دیگر. بیشتر بخوانید درباره سونوشیمی در اینجا!
نانوذرات نقره
نانوذرات نقره با اندازه ای بین 1 تا 100 نانومتر مشخص می شوند. در حالی که اغلب به عنوان "نقره ای" توصیف می شود’ برخی از آنها از درصد زیادی اکسید نقره به دلیل نسبت زیاد اتم های نقره سطح به حجم تشکیل شده اند. نانوذرات نقره می توانند با ساختارهای مختلف ظاهر شوند. معمولا نانوذرات کروی نقره سنتز می شوند، اما از ورق های الماس، هشت ضلعی و نازک نیز استفاده می شود.
نانوذرات نقره در کاربردهای پزشکی بسیار رایج هستند. یون های نقره فعال زیستی هستند و اثرات ضد میکروبی و میکروب کشی قوی دارند. سطح بسیار بزرگ آنها امکان هماهنگی لیگاندهای متعدد را فراهم می کند. از دیگر ویژگی های مهم رسانایی و خواص نوری منحصر به فرد است.
به دلیل ویژگی های رسانا، نانوذرات نقره اغلب در کامپوزیت ها، پلاستیک ها، اپوکسی ها و چسب ها گنجانده شده اند. ذرات نقره رسانایی الکتریکی را افزایش می دهند. بنابراین از خمیرها و جوهرهای نقره اغلب در ساخت الکترونیک استفاده می شود. از آنجایی که نانوذرات نقره از پلاسمون های سطحی پشتیبانی می کنند، نانوذرات نقره دارای خواص نوری برجسته ای هستند. نانوذرات نقره پلاسمونیک برای حسگرها، آشکارسازها و تجهیزات تحلیلی مانند طیف سنجی رامان تقویت شده سطحی (SERS) و طیف سنجی فلورسانس تقویت شده با میدان پلاسمون سطحی (SPFS) استفاده می شود.
کاراگینان
کاراگینان یک پلیمر طبیعی ارزان قیمت است که در گونه های مختلف جلبک دریایی قرمز یافت می شود. کاراگینان ها پلی ساکاریدهای سولفاته خطی هستند که به دلیل خاصیت ژل کنندگی، غلیظ کننده و تثبیت کنندگی، به طور گسترده در صنایع غذایی استفاده می شوند. کاربرد اصلی آنها در لبنیات و فرآورده های گوشتی است ، به دلیل اتصال قوی آنها به پروتئین های غذایی. سه نوع اصلی کاراگینان وجود دارد که از نظر درجه سولفاتاسیون متفاوت هستند. کاپا-کاراگینان دارای یک گروه سولفات در هر دی ساکارید است. یوتا-کاراگینان (ι-کاراگینن) دارای دو سولفات در هر دی ساکارید است. لامبدا کاراگینان (λ-carrageenen) دارای سه سولفات در هر دی ساکارید است.
کاپا کاراگینان (κ-کاراگینان) دارای ساختار خطی پلی ساکارید سولفاته D-گالاکتوز و 3،6-anhydro-D-گالاکتوز است.
κ- کاراگینان به طور گسترده ای در صنایع غذایی استفاده می شود، به عنوان مثال به عنوان عامل ژل کننده و برای اصلاح بافت. می توان آن را به عنوان افزودنی در بستنی ، خامه ، پنیر دلمه ، میلک شیک ، سس سالاد ، شیرهای تغلیظ شده شیرین ، شیر سویا یافت & سایر شیرهای گیاهی و سس ها برای افزایش ویسکوزیته محصول.
علاوه بر این، κ-کاراگینان را می توان در محصولات غیر غذایی مانند غلیظ کننده در شامپو و کرم های آرایشی، در خمیر دندان (به عنوان تثبیت کننده برای جلوگیری از جدا شدن ترکیبات ترکیبی)، فوم آتش نشانی (به عنوان غلیظ کننده برای چسبندگی کف)، ژل های خوشبو کننده هوا، لاک کفش (برای افزایش ویسکوزیته)، در بیوتکنولوژی برای بی حرکت کردن سلول ها/آنزیم ها، در داروها (به عنوان یک ماده کمکی غیرفعال در قرص ها/قرصها) یافت می شود. در غذای حیوانات خانگی و غیره