Nano-hopeaa hunajan ja ultraääntä
Ultraäänellä avustettu synteesi kolloidinen nano-hopea
Sonokemiallinen synteesi, jotka ovat synteettisiä reaktioita ultraäänisäteilytyksen alla, käytetään laajalti tuottamaan nanohiukkasia, kuten hopeaa, kultaa, magnetiittia, hydroksiapatiitista, Klorokiini, Perovskite, lateksi ja monia muita nanomateriaaleja.
Ultraääni märkä-kemiallinen synteesi
Hopeannanohiukkasille tunnetaan useita ultraäänellä avustettuja synteesireittejä. Alla esitetään ultraäänisynteesireitti, jossa hunajaa pelkistetään ja ligandikattoimentteja. Hunajakomponentit, kuten glukoosi ja fruktoosi, ovat vastuussa roolistaan sekä ylärajana että pelkistävänä aineena synteesiprosessissa.
Kuten yleisimmät nanohiukkassynteesin menetelmät, ultraääninano-hopeasynteesi kuuluu myös märkäkemian luokkaan. Ultrasonication edistää hopeisten nanohiukkasten tumaa liuoksessa. Ultraäänellä edistetty nukleaatio tapahtuu, kun hopeanvärinen esiaste (hopea-ionikompleksi), esim.3) tai hopeaperkloraatti (AgClO4), vähennetään kolloidihopeaksi pelkistävien aineiden, kuten hunajan, läsnä ollessa. Edellyttäen, että hopea-ionien pitoisuus liuoksessa kasvaa tarpeeksi, liuenneet metalliset hopea-ionit sitoutuvat yhteen ja muodostavat vakaan pinnan. Kun rypäle hopea-ionit on vielä pieni, se on tarmokkaasti epäsuotuisa tila, koska negatiivinen energiatase. Negatiivinen energiatase syntyy, koska liuenneiden hopeahiukkasten pitoisuutta vähentämällä saatu energia on pienempi kuin uuden pinnan luomisessa käytetty energia.
Kun klusteri saavuttaa kriittisen säteen, joka on kohta, kun se tulee tarmokkaasti suotuisa, se on riittävän vakaa jatkaa kasvuaan. Kasvuvaiheen aikana enemmän hopea-atomien hajaantua liuoksen läpi ja kiinnitä pintaan. Kun liuenneen atomihopean pitoisuus laskee tiettyyn pisteeseen, ytimen kynnys saavutetaan siten, että atomit eivät voi sitoa pidempään yhteen vakaan ytimen muodostamiseksi. Tällä tumakynnyksellä uusien nanohiukkasten kasvu lakkaa ja jäljellä oleva liuennut hopea imeytyy diffuusioon liuoksen kasvaviin nanohiukkasiin.
Sonikaatio edistää massan siirtoa eli klustereiden kostumista, mikä johtaa nopeampaan nukleaatioon. Tarkasti kontrolloidulla sonikaatiolla voidaan määrittää nanohiukkasrakenteiden kasvunopeus, koko ja muoto.
Klikkaa tästä ja lue lisää toisesta vihreästä menetelmästä ultraäänellä syntetisoida nano-hopea käyttäen karrageenia!
Perinteisten menetelmien ja nanohiukkassynteesin vihreiden synteesimenetelmien vertailu.
- yksinkertainen yhden potin reaktio
- turvallinen
- nopea prosessi
- halpa
- lineaarinen skaalautuvuus
- ympäristöystävällinen, vihreä kemia
UP400St – 400 wattia tehokas ultraäänilaite nanohiukkasten sonokemialliseen synteesiin
Tapaustutkimus ultraääni nano-hopea synteesi
Materiaalit: hopeanitraatti (AgNO3) hopean esiasteeksi; hunaja kuin korkki / pelkistävä aine; Vettä
Ultraääni laite: UP400St
Ultraäänisynteesiprotokolla
Parhaat olosuhteet syntetisaattorin kolloidisen hopeannanohiukkasten synteesille todettiin olevan seuraavat: Hopeanitraattien vähentäminen luonnollisen hunajan välittämässä ultraäänellä. Lyhyesti sanottuna 20 ml hopeanitraattiliuosta (0,3 M), joka sisältää hunajaa (20 wt%) altistui korkean intensiteetin ultraäänisäteilytykseen ympäristöolosuhteissa 30 minuutin ajan. UP400S (400 W, 24 kHz) suoraan reaktioliuokseen.
Ag-NPs:iden hiukkaskokojakauma syntetisoitu optimaalisissa olosuhteissa; hopean pitoisuudet (0,3 M), hunajapitoisuudet (20 paino-aikaa) ja ultraäänisäteilytysaika (30 min)
kuvan lähde: Oskuee et al. 2016
Elintarvike-luokan hunajaa käytetään capping / vakauttaminen ja vähentää agentti, mikä tekee vesitumistumaton ratkaisu ja saostettu nanohiukkasia puhdas ja turvallinen moninaisia sovelluksia.
Ultraääntä ponnistuksen myötä hopeananohiukkaset pienenevät ja niiden pitoisuus paranee.
Vesipitoiset hunajaliuokset, ultrasonication on keskeinen tekijä, joka vaikuttaa muodostumista hopea nano-hiukkasia. Sonikaatioparametrit, kuten amplitudi, aika ja jatkuva vs sykkivä ultraääni ovat tärkeitä tekijöitä, joiden avulla voidaan valvoa hopeananohiukkasten kokoa ja määrää.
Tulos ultraäänisynteesiä hopea nanohiukkasia
Ultraäänellä edistetty, hunajavälitteinen synteesi UP400St johti pallomaiseen hopeananohiukkasiin (Ag-NP), joiden keskimääräinen hiukkaskoko oli noin 11,8 nm. Hopeannanohiukkasten ultraäänisynteesi on yksinkertainen ja nopea yhden potin menetelmä. Veden ja hunajan käyttö materiaaleina tekee reaktiosta kustannustehokkaan ja poikkeuksellisen ympäristöystävällisen.
Esitetty ultraäänisynteesitekniikka, jossa käytetään hunajaa pelkistävänä ja kattoaineena, voidaan laajentaa muihin jalometalleihin, kuten kultaan, palladiumiin ja kupariin, joka tarjoaa erilaisia lisäsovelluksia lääketieteestä teollisuudelle.
TEM-kuva (A) ja sen hiukkaskokojakauma (B) Ag-NPs syntetisoitu optimaalisissa olosuhteissa.
Tumaation ja hiukkaskoon vaikuttaminen sonikaatiolla
Ultraääni mahdollistaa nanohiukkasten, kuten vaatimusten mukaan räätälöityjen hopeananohiukkasten, tuotannon. Kolme yleistä vaihtoehtoja sonikointi on tärkeitä vaikutuksia tuotoksen:
Alkuperäinen Sonication: Ultraääniaaltojen lyhyt käyttö ylikylläisessä liuoksessa voi aloittaa ytimien kylvön ja muodostumisen. Koska sonikaatiota käytetään vain alkuvaiheessa, myöhempi kidekasvu etenee esteettä, mikä johtaa suurempiin kiteiden.
Jatkuva Sonication: Ylikylläisen liuoksen jatkuva säteilytys johtaa pieniin kiteet, koska käyttämätön ultraääntä luo paljon ytimiä, jotka johtavat monien pienten kiteiden kasvuun.
Pulssitettu sonikaatio: Pulssiultraääni tarkoittaa ultraäänen soveltamista määrätyin väliajoin. Tarkasti ohjattu ultraäänienergian syöttö mahdollistaa kiteen kasvun vaikutuksen, jotta saadaan räätälöity kristallikoko.
Korkean suorituskyvyn ultrasonicators synteesi
Hielscher Ultrasonics toimittaa tehokkaita ja luotettavia ultraääniprosessoreita sonokemiallisiin sovelluksiin, kuten sonosynteesiän ja sonokatalyysiin. Ultraäänisekoittaminen ja dispersoiminen lisää massan siirtoa ja edistää atomiklustereiden kostumista ja myöhempää nukleaatiota nanohiukkasten saostumiseksi. Nanohiukkasten ultraäänisynteesi on yksinkertainen, kustannustehokas, bioyhteensopiva, toistettavissa oleva, nopea ja turvallinen menetelmä.
Hielscher Ultrasonics toimittaa tehokkaita ja tarkasti ohjattavia ultraääniprosessoreita nanomateriaalien nukleaatioon ja saostumiseen. Kaikissa digitaalisissa laitteissa on älykäs ohjelmisto, värillinen kosketusnäyttö, automaattinen tietojen tallennus sisäänrakennetulla SD-kortilla ja intuitiivinen valikko käyttäjäystävälliseen ja turvalliseen käyttöön.
Hielscher kattaa täydellisen tehoalueen 50 watin kädessä pidettävistä ultraääniaattoreista laboratoriolle jopa 16 000 wattia tehokkaita teollisia ultraäänijärjestelmiä, ja sillä on ihanteellinen ultraääniasetus sovelluksellesi. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 käytön raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
| 10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000hdT |
| n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
| n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!
Korkean tehon ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio että lentäjä ja teollinen mittakaavassa.
Kirjallisuus / Viitteet
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, Majid Darroudi (2016): Honey-Based and Ultrasonic-Assisted Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Activities. Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 16, 7989–7993, 2016.
- Eranga Roshan Balasooriya et al. (2017): Honey Mediated Green Synthesis of Nanoparticles: New Era of Safe Nanotechnology. Journal of Nanomaterials Volume 2017.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Hopea nano-hiukkaset
Hopea nano-hiukkaset ovat hiukkasia hopeaa, jonka koko on välillä 1nm ja 100nm. Hopeananohiukkasilla on erittäin suuri pinta-ala, joka mahdollistaa suuren määrän ligandeja.
Hopeananohiukkaset tarjoavat ainutlaatuisia optisia, sähköisiä ja lämpöominaisuuksia, jotka tekevät niistä erittäin arvokkaita materiaalitieteelle ja tuotekehitykselle, kuten aurinkosähkölle, elektroniikalle, johtaville musteille, biologisille / kemiallisille antureille.
Toinen sovellus, joka on tullut jo laajalti perustettu, on käyttö hopea nanohiukkasia mikrobilääkkeiden pinnoitteet, ja monet tekstiilit, näppäimistöt, haavasidokset, ja biolääketieteen laitteet sisältävät nyt hopea nanohiukkasia, jotka jatkuvasti vapauttaa alhainen hopea-ioneja antaa suojaa bakteereja.
Nanohopea tekstiileissä
Hopeananohiukkasia käytetään tekstiilien valmistukseen, jossa Ag-NPs käytetään valmistaa puuvillakankaita viritettävät värit, antibakteerisia ominaisuuksia, ja itseparantavia superhydrofobisia ominaisuuksia. Hopeannanohiukkasten antibakteerinen ominaisuus mahdollistaa kankaiden valmistuksen, joka heikentää bakteeriperäistä hajua (esim. hienhaju).
Antibakteerinen pinnoite lääketieteen ja lääketieteellisen tarjonnan
Hopeananohiukkasilla on antibakteerisia, anti-sieni- ja antioksidatiivisia ominaisuuksia, mikä tekee niistä mielenkiintoisia phamaceutical- ja lääketieteellisiin sovelluksiin, kuten hammastyöhön, kirurgisiin sovelluksiin, haavan paranemiseen ja biolääketieteellisiin laitteisiin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että hopea nano-hiukkaset (Ag-nPs) estää kasvua ja lisääntymistä eri bakteerikantojen, kuten Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Citrobacter koseri, Salmonella typhii, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella keuhkokuume, Vibrio parahaemolyticus ja sieni Candida albis. Antibakteerinen / anti-sieni vaikutus saavutetaan hopea nano-hiukkasia leviää soluihin ja sitova Ag / Ag + ionit biomolekyylien mikrobisolujen niin, että niiden toiminta on häiriintynyt.