Vihreä sonokemiallinen reitti hopeisiin nanopartikkeleihin

Hopean nanopartikkeleita (AgNP) käytetään usein nanomateriaaleissa niiden anti-mikrobisten ominaisuuksien, optisten ominaisuuksien ja sähkönjohtavuuden vuoksi. Kappa-karrageenilla käytettävän sonokemian reitti on yksinkertainen, kätevä ja ympäristöystävällinen synteesimenetelmä hopean nanosihiukkasten valmistamiseksi. κ-karrageeniä käytetään luonnollisena ympäristöystävällisenä stabilointiaineena, kun taas teho-ultraääni toimii vihreänä pelkistysaineena.

Hopean nanopartikkeleiden vihreä ultraääni-synteesi

Elsupikhe et ai. (2015) ovat kehittäneet vihreän ultraääni-avusteisen synteesireitin hopean nanopartikkeleiden (AgNP: t) valmistamiseksi. Sonokemian tiedetään edistävän monia märkä-kemiallisia reaktioita. Sonication avulla voidaan syntetisoida AgNP: t κ-karrageenilla luonnollisena stabilisaattorina. Reaktio käy huoneenlämpötilassa ja tuottaa hopean nanopartikkeleita fcc-kiderakenteella ilman epäpuhtauksia. K-karrageenin pitoisuus voi vaikuttaa AgNP: iden hiukkaskokojakautumiseen.

Vihreät sonokemikaaliset synteesit hopea-NP: ille. (Klikkaa suurentaaksesi!)

Ag-NP: n varattujen ryhmien välinen vuorovaikutussuhde, joka on κ-karrageenin yläpuolella ultraäänellä. [Elsupikhe et ai. 2015]

menettely

    Ag-NP: t syntetisoitiin pelkistämällä AgNO: ta3 käyttämällä ultrasonication κ-karrageenin läsnä ollessa. Eri näytteiden saamiseksi valmistettiin viisi suspensiota lisäämällä 10 ml 0,1 M AgNO: ta3 40 ml: n κ-karrageeniin. Käytetyt κ-karrageeniliuokset olivat vastaavasti 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 ja 0,3 paino-%.
    Liuoksia sekoitettiin 1 h AgNO: n saamiseksi3/ Κ-karrageeni.
    Sitten näytteet altistettiin voimakkaalle ultraääni- säteilytykselle: ultraäänilaitteen amplitudi Up400s (400 W, 24 kHz) asetettiin arvoon 50%. Sonikaatiota käytettiin 90 minuutin ajan huoneenlämpötilassa. Ultraäänisten nesteprosessoreiden sonotrode Up400s upotettiin suoraan reaktioliuokseen.
    Sonikaation jälkeen suspensiot sentrifugoitiin 15 minuutin ajan ja pestiin kaksinkertaisella tislatulla vedellä neljä kertaa hopeaionijäämän poistamiseksi. Saostuneet nanopartikkelit kuivattiin 40 ° C: ssa tyhjössä yön yli, jolloin saatiin Ag-NP: t.

Yhtälö

  1. Nh2O —sonication–> + H + OH
  2. OH + RH –> R + H2O
  3. Agno3–hydrolyysi–> AG + + ei3
  4. R + AG+ —> Ag ° + R’ + H+
  5. Ag+ + H –vähennykset–> Ag °
  6. Ag+ + H2O —> Ag ° + OH + H+

Analyysi ja tulokset

Tulosten arvioimiseksi näytteet analysoitiin UV-näkyvällä spektroskooppisella analyysillä, röntgendiffraktiolla, FT-IR-kemiallisella analyysillä, TEM- ja SEM-kuvalla.
Ag-NP: iden määrä lisääntyi kasvavien κ-karrageenipitoisuuksien kasvaessa. Ag / κ-karrageenin muodostuminen määritettiin UV-näkyvällä spektroskopialla, jossa pintaplasmonin absorptiomaksimi havaittiin 402 - 420 nm: ssä. Röntgendiffraktio (XRD) -analyysi osoitti, että Ag-NP: t ovat kasvojen keskipisteisestä kuutiorakenteesta. Fourier-muunnos infrapuna-spektri (FT-IR) osoitti Ag-NP: n läsnäolon κ-karrageenissa. Lähetyselektronimikroskopian (TEM) kuva κ-karrageenin korkeimmalle pitoisuudelle osoitti Ag-NP: iden jakautumisen keskimääräisellä hiukkaskoolla lähellä 4,21 nm. Scan-elektronimikroskopia (SEM) kuvat havainnollistivat Ag-NP: n pallomaista muotoa. SEM-analyysi osoittaa, että κ-karrageenin pitoisuuden kasvaessa tapahtui Ag / κ-karrageenin pinnan muutoksia niin, että pienet Ag-NP: t, joilla on pallomainen muoto saatiin.

TEM-kuvat sonokemiallisesti syntetisoituneesta Ag / κ-karrageenista. (Klikkaa suurentaaksesi!)

TEM-kuvat ja vastaavat kokoerot sonokemiallisesti syntetisoitua Ag / κ-karrageeniä varten κ-karrageenin eri pitoisuuksissa. [0,1%, 0,2% ja vastaavasti 0,3% (a, b, c)].

Hopean nanopartikkeleiden (AgNPs) sonokemiallinen synteesi ultraäänilaitteella UP400S

Ag + / κ-karrageeni (vasen) ja sonikoitu Ag / κ-karrageeni (oikea). Sonikaatio suoritettiin UP400S: llä 90 minuutin ajan. [Elsupikhe et ai. 2015]

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


UP400S ultraäänihomogenisaattori (Klikkaa suurentaaksesi!)

Up400s – ultraäänilaite, jota käytetään Ag-nanopartikkeleiden sonokemialliseen synteesiin

SEM-kuvat ultrasonically synthesized hopea nanopartikkeleista (Klikkaa nähdäksesi suurempana!)

SEM-kuvat Ag / κ-karrageenille eri κ-karrageenin pitoisuuksissa. [0,1%, 0,2% ja vastaavasti 0,3% (a, b, c)]. [Elsupikhe et ai. 2015]

Ota yhteyttä / kysy lisätietoja

Kerro meille käsittelyn vaatimuksista. Suosittelemme projektin sopivia asennus- ja käsittelyparametreja.





Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.




Perustiedot

sonokemian

Kun voimakasta ultraääniä käytetään kemiallisiin reaktioihin liuoksessa (nestemäinen tai lieteinen tila), se tuottaa spesifisen aktivointienergian johtuen fysikaalisesta ilmiöstä, joka tunnetaan akustisena kavitaationa. Kavitaatio luo suuria leikkausvoimia ja ääriolosuhteita, kuten erittäin korkeita lämpötiloja ja jäähdytysnopeuksia, paineita ja nestemäisiä suihkukoneita. Nämä voimakkaat voimat voivat käynnistää reaktioita ja tuhota nestefaasissa olevien molekyylien houkuttelevia voimia. Useiden reaktioiden tiedetään hyötyvän ultraäänisestä säteilytyksestä, esim. Sonolyysi, sol-geeli reitti, sonokemian synteesi Palladium, lateksi, hydroksiapatiitista ja monia muita aineita. Lue lisää sonokemia täällä!

Hopea-nanopartikkelit

Hopean nanopartikkeleita ovat luonteenomaiset, joiden koko on välillä 1nm ja 100nm. Vaikka usein kuvataan olevan "hopeaa’ jotkut koostuvat suuresta prosenttiosasta hopeaoksidista, koska niiden suuri pinta-irto-osuus on hopea-atomeja. Hopea nanopartikkelit voivat esiintyä eri rakenteilla. Useimmiten syntetisoidaan pallomaisia ​​hopea-nanopartikkeleita, mutta myös timantteja, kahdeksankulmia ja ohutlevyjä käytetään.
Hopea nanopartikkelit ovat erittäin suosimissa lääketieteellisissä sovelluksissa. Hopeiset ionit ovat bioaktiivisia ja niillä on voimakkaat mikrobilääkkeet ja germisidiset vaikutukset. Niiden erittäin suuri pinta-ala mahdollistaa lukuisten ligandien koordinoinnin. Muita tärkeitä ominaisuuksia ovat johtokyky ja ainutlaatuiset optiset ominaisuudet.
Niiden johtavat ominaisuudet, hopea nanopartikkelit usein sisällytetty komposiitit, muovit, epoksit ja liimat. Hopeapartikkelit lisäävät sähkönjohtavuutta; siksi hopeamateriaaleja ja musteita käytetään usein elektroniikan valmistuksessa. Koska hopean nanopartikkelit tukevat pinta-plasmoneja, AgNP: issä on erinomaiset optiset ominaisuudet. Plasmoni-hopea-nanopartikkeleita käytetään antureille, ilmaisimille ja analyyttisille laitteille, kuten Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) ja Surface Plasmon Field-enhanced Fluorescence Spectroscopy (SPFS).

karrageeni

Carrageenan on halpa luonnollinen polymeeri, jota esiintyy useissa erilaisissa punaisten merilevien lajissa. Karrageenit ovat lineaarisia sulfatoituja polysakkarideja, joita käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa, niiden geelinmuodostukseen, sakeuttamiseen ja stabilointiin. Niiden pääasiallinen käyttötarkoitus on maitotuote ja lihatuotteet, koska ne ovat voimakkaasti sitoutuneita elintarvikeproteiineihin. Karrageeniä on kolme pääasiallista lajiketta, jotka eroavat toisistaan ​​sulfaationsa asteessa. Kappa-karrageenilla on yksi sulfaattiryhmä disakkaridia kohden. Iota-karrageeni (¹-karrageeni) sisältää kahta sulfaattia disakkaridia kohti. Lambda-karrageenilla (λ-karrageeni) on kolme sulfaattia disakkaridia kohden.
Kappa-karrageenilla (κ-karrageenilla) on D-galaktoosin ja 3,6-anhydro-D-galaktoosin sulfatoidun polysakkaridin lineaarinen rakenne.
κ-karrageeniä käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa, esim. hyytelöimisaineena ja rakenteellisen muuntelun kannalta. Sitä voidaan pitää lisäaineena jäätelöissä, kermassa, tuorejuustoissa, pirtelöissä, salaattikastikkeissa, makeutetuissa kondensoituneissa maidoissa, soijamaitoissa & muut kasvin maitot ja kastikkeet tuotteiden viskositeetin lisäämiseksi.
Lisäksi κ-karrageeniä voidaan löytää ei-elintarvikkeissa, kuten sakeutusaine shampoossa ja kosmeettisissa voiteissa, hammastahnaa (stabilointiaineena erottavien aineosien estämiseksi), palontorjuntavaahtoa (sakeutusaineena vaahdon tahmeuttamiseksi), ilmanraikastusaineita , kengänkiillotus (viskositeetin lisäämiseksi), bioteknologia solujen / entsyymien immobilisoimiseksi, lääkkeissä (inaktiivisena täyteaineena pillereinä / tabletteina), lemmikkieläinten ruokaa jne.