गोल्ड नैनोकणों का कुशल और नियंत्रित संश्लेषण

एक समान आकार और आकृति विज्ञान के सोने के नैनोकणों को सोनोकेमिकल मार्ग के माध्यम से कुशलतापूर्वक संश्लेषित किया जा सकता है। सोने के नैनोपार्टिकल संश्लेषण की अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित रासायनिक प्रतिक्रिया कण आकार, आकार (जैसे, नैनोस्फीयर, नैनोरोड्स, नैनोबेल्ट्स आदि) और आकृति विज्ञान के लिए ठीक से नियंत्रित की जा सकती है। प्रभावोत्पादक, सरल, तेजी से और हरित रासायनिक प्रक्रिया औद्योगिक पैमाने पर सोने की नैनोस्ट्रक्चर के विश्वसनीय उत्पादन के लिए अनुमति देती है।

गोल्ड नैनोकणों और नैनोस्ट्रक्चर्स

सोने के नैनोकणों और नैनो आकार की संरचनाओं को व्यापक रूप से आर में लागू किया जाता है&इलेक्ट्रॉनिक, चुंबकीय और ऑप्टिकल विशेषताओं, क्वांटम आकार प्रभाव, सतह प्लाज्मन अनुनाद, उच्च उत्प्रेरक गतिविधि, अन्य गुणों के बीच आत्म-असेंबली सहित नैनो आकार के सोने के अद्वितीय गुणों के कारण डी और औद्योगिक प्रक्रियाएं। सोने के नैनो-कणों (एयू-एनपीएस) के लिए आवेदन के क्षेत्र नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों के निर्माण के साथ-साथ इमेजिंग, नैनो-फोटोनिक्स, नैनोमैग्नेटिक, बायोसेंसर, रासायनिक सेंसर, ऑप्टिकल और थेरनोस्टिक अनुप्रयोगों, दवा वितरण के साथ-साथ अन्य उपयोगों में उपयोग के रूप में उत्प्रेरक के रूप में उपयोग से लेकर होते हैं।

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Ultrasonication सोने नैनोकणों के नीचे ऊपर संश्लेषण में सुधार करता है।

जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर के रूप में UP400St सोने के नैनोकणों के संश्लेषण को तेज करें। सोनोकेमिकल मार्ग सरल, प्रभावोत्पादक, तेजी से होता है और हल्के वायुमंडलीय स्थितियों में गैर-जहरीले रसायनों के साथ काम करता है।

गोल्ड नैनोपार्टिकल संश्लेषण के तरीके

नैनो संरचित सोने के कणों को उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके विभिन्न मार्गों के माध्यम से संश्लेषित किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिकेशन न केवल एक सरल, कुशल और विश्वसनीय तकनीक है, इसके अलावा सोनीशन जहरीले या कठोर रासायनिक एजेंटों के बिना सोने के आयनों की रासायनिक कमी के लिए स्थितियां बनाता है और विभिन्न मॉर्फोलॉज के महान धातु नैनोकणों के गठन के लिए सक्षम बनाता है। मार्ग और सोनोकेमिकल उपचार (जिसे सोनोसिंथेसिस भी कहा जाता है) का चुनाव सोने के नैनोस्ट्रक्चर जैसे सोने के नैनोस्ट्रक्चर जैसे सोने के नैनोसेरेचर, नैनोरोड, नैनोबेल्ट आदि को एक समान आकार और आकृति विज्ञान के साथ उत्पादन करने की अनुमति देता है।
नीचे आप सोने के नैनोकणों की तैयारी के लिए चयनित सोनोकेमिकल पथ पा सकते हैं।

अल्ट्रासोनिक रूप से बेहतर तुर्कविच विधि

सोनीशन का उपयोग तुर्कविच साइट्रेट-रिडक्शन प्रतिक्रिया के साथ-साथ संशोधित तुर्कविच प्रक्रियाओं को तेज करने के लिए किया जाता है।
तुर्कविच विधि व्यास में लगभग 10-20 एनएम के विनय मोनोडिस्परसे गोलाकार सोने के नैनोकणों का उत्पादन करती है। बड़े कणों का उत्पादन किया जा सकता है, लेकिन मोनोडिस्परिटी और आकार की कीमत पर। इस विधि में, गर्म क्लोरोएरिक एसिड का इलाज सोडियम साइट्रेट समाधान के साथ किया जाता है, जो कोलाइडल सोने का उत्पादन करता है। तुर्कविच प्रतिक्रिया क्षणिक सोने के नैनोवायर के गठन के माध्यम से आय होती है। ये सोने के नैनोवायर रूबी-लाल होने से पहले प्रतिक्रिया समाधान की अंधेरी उपस्थिति के लिए जिम्मेदार होते हैं।
Fuentes-García एट अल ( 2020), जो सोनोकेमिक रूप से सोने के नैनोकणों का संश्लेषण करते हैं, रिपोर्ट करते हैं कि एकमात्र ऊर्जा स्रोत के रूप में अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करके उच्च अवशोषण बातचीत के साथ सोने के नैनोकणों का निर्माण करना संभव है, प्रयोगशाला आवश्यकताओं को कम करना और सरल मापदंडों को संशोधित करने वाले गुणों को नियंत्रित करना।
ली एट अल (2012) ने दिखाया कि अल्ट्रासोनिक ऊर्जा 20 से 50 एनएम के ट्यूनेबल आकारों के गोलाकार सोने के नैनोकणों (AuNPs) के उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। सोडियम साइट्रेट कमी के माध्यम से सोनोसिंथेसिस वायुमंडलीय परिस्थितियों में जलीय समाधान में मोनोडिस्परेज गोलाकार सोने के नैनोकणों का उत्पादन करता है।

अल्ट्रासाउंड का उपयोग कर तुर्केविच-फ्रेंस विधि

उपरोक्त वर्णित प्रतिक्रिया पथ का एक संशोधन तुर्कविच-फ्रेंस विधि है, जो सोने के नैनोकणों के संश्लेषण के लिए एक सरल बहु-चरण प्रक्रिया है। अल्ट्रासोनिकेशन तुर्कविच मार्ग के समान तरीके से तुर्केविच-फ्रेंस प्रतिक्रिया मार्ग को बढ़ावा देता है। तुर्कविच-फ्रेंस मल्टीपल-स्टेप प्रक्रिया का प्रारंभिक चरण, जहां प्रतिक्रियाएं श्रृंखला में और समानांतर रूप से होती हैं, साइट्रेट का ऑक्सीकरण है जो डिकार्बोक्सी एसीटोन की पैदावार करता है। फिर, ऑरिक नमक को औरस नमक और एयू में कम कर दिया जाता है0, और आऊ नमक पर इकट्ठा किया जाता है0 परमाणुओं को AuNP बनाने के लिए (नीचे योजना देखें) ।

Turkevich विधि के माध्यम से सोने nanoparticle संश्लेषण कुशलतापूर्वक उच्च तीव्रता अल्ट्रासाउंड (sonochemistry) के आवेदन द्वारा सुधार किया जा सकता है।

तुर्कविच विधि के माध्यम से सोने के नैनोपार्टिकल संश्लेषण।
योजना और अध्ययन: ©झाओ एट अल., 2013

इसका मतलब यह है कि डिकार्बोक्सी एसीटोन के परिणामस्वरूप साइट्रेट के ऑक्सीकरण के बजाय साइट्रेट ही तुर्केविच-फ्रेंस प्रतिक्रिया में वास्तविक AuNP स्टेबलाइजर के रूप में कार्य कर रहा है। साइट्रेट नमक अतिरिक्त रूप से सिस्टम के पीएच को संशोधित करता है, जो सोने के नैनोकणों (AuNPs) के आकार और आकार वितरण को प्रभावित करता है। तुर्कविच-फ्रेंस प्रतिक्रिया की ये स्थितियां 20 से 40एनएम के बीच कण आकार के साथ लगभग मोनोडिस्पर्स सोने के नैनोकणों का उत्पादन करती हैं। सटीक कण आकार को समाधान के पीएच के साथ-साथ अल्ट्रासोनिक मापदंडों द्वारा भिन्नता पर संशोधित किया जा सकता है। साइट्रेट-स्थिर AuNPs हमेशा 10 एनएम से बड़ा होता है, क्योंकि ट्राइसोडियम साइट्रेट डिहाइड्रेट की सीमित कमाई की क्षमता होती है। हालांकि, डी का उपयोग2हे के बजाय हल सॉल्वेंट के रूप में एच2AuNPs के संश्लेषण के दौरान ओ 5 एनएम के कण आकार के साथ AuNPs संश्लेषण करने की अनुमति देता है। डी के अलावा के रूप में2ओ साइट्रेट की कम ताकत में वृद्धि, डी के संयोजन2हे और सी6एच9ना3हे9. (cf. Zhao एट अल., २०१३)

औद्योगिक पैमाने पर बेहतर नैनोपार्टिकल संश्लेषण के लिए 2 उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड जांच (sonotrodes) के साथ sonochemical रिएक्टरों।

सोनोकेमिकल इनलाइन रिएक्टर औद्योगिक पैमाने पर नैनोकणों (जैसे, AuNPs) के ठीक नियंत्रित संश्लेषण के लिए अनुमति देते हैं। तस्वीर से पता चलता है दो UIP1000hdT (1kW, 20kHz) अल्ट्रासोनिकेटर्स प्रवाह कोशिकाओं के साथ।

सोनोकेमिकल तुर्कविच-फ्रेंस मार्ग के लिए प्रोटोकॉल

तुर्कविच-फ्रेंस विधि के माध्यम से बॉटम-अप प्रक्रिया में सोने के नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए, क्लोरोऑरिक एसिड (एचएसीएल) का 50mL4), 0.025 mM को 100 एमएल ग्लास बीकर में डाला जाता है, जिसमें ट्राइसोडियम साइट्रेट (ना) के 1.5% (w/v) जलीय समाधान का 1 एमएल3सीटी) कमरे के तापमान पर अल्ट्रासोनिकेशन के तहत जोड़ा जाता है। अल्ट्रासोनिकेशन 60W, 150W, और 210W पर किया गया था। ना3सीटी/एचयूसीएल4 नमूनों में उपयोग किया जाने वाला अनुपात 3:1 (w/v) है। अल्ट्रासोनिकेशन के बाद कॉलोइडल सॉल्यूशंस ने अलग-अलग रंग, 60 डब्ल्यू के लिए वायलेट और 150 और 210 डब्ल्यू के नमूनों के लिए रूबी-रेड दिखाया। संरचनात्मक लक्षण वर्णन के अनुसार, छोटे आकार और सोने के नैनोकणों के अधिक गोलाकार समूहों का उत्पादन सोनीशन शक्ति में वृद्धि करके किया गया था। Fuentes-García एट अल . (२०२१) अपनी जांच में कण आकार, पॉलीहेड्रल संरचना और सोनोकेमिक रूप से संश्लेषित सोने के नैनोकणों के ऑप्टिकल गुणों और उनके गठन के लिए प्रतिक्रिया काइनेटिक्स पर सोनीकेशन बढ़ाने का मजबूत प्रभाव दिखाते हैं । दोनों, 16एनएम और 12एनएम के आकार के साथ सोने के नैनोकणों को एक सिलवाया सोनोकेमिकल प्रक्रिया के साथ उत्पादित किया जा सकता है। (Fuentes-García एट अल., 2021)

सोने के नैनोकणों को sonochemical मार्ग के माध्यम से कुशलतापूर्वक संश्लेषित किया जा सकता है।

(क,ख) TEM छवि और (ग) सोनोकेमिक रूप से संश्लेषित सोने के नैनोकणों (AuNPs) के आकार का वितरण
चित्र और अध्ययन: © Dheyab एट अल., २०२० ।

Ultrasonically नीचे ऊपर nanoparticle संश्लेषण, उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं और कई अन्य सहित sonochemical अनुप्रयोगों के लिए रिएक्टर हलचल.

अल्ट्रासोनिक रूप से उत्तेजित रिएक्टर के साथ अल्ट्रासोनिक UP200St तेज नैनोपार्टिकल संश्लेषण (सोनोसिंथेसिस) के लिए।

गोल्ड नैनोकणों का सोनोलिसिस

सोने के कणों की प्रयोगात्मक पीढ़ी के लिए एक और विधि सोनोलिसिस द्वारा है, जहां अल्ट्रासाउंड 10 एनएम के तहत व्यास के साथ सोने के कणों के संश्लेषण के लिए लागू किया जाता है। रिएजेंट्स के आधार पर, सोनोलिटिक प्रतिक्रिया को विभिन्न शिष्टाचार में चलाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एचएयूसीएल के एक जलीय समाधान का सोनिकेशन4 ग्लूकोज के साथ, हाइड्रोक्सिल रेडिकल्स और चीनी पायरोलिसिस रेडिकल्स कम करने वाले एजेंटों के रूप में कार्य करते हैं। ये कण तीव्र अल्ट्रासाउंड और थोक पानी द्वारा बनाए गए टूट गुहाओं के बीच अंतरअजातीय क्षेत्र में बनते हैं। सोने के नैनोस्ट्रक्चर की आकृतिविज्ञान नैनोरिबन हैं, जिनमें चौड़ाई 30-50 एनएम और कई माइक्रोमीटर की लंबाई है। ये रिबन बहुत लचीले होते हैं और 90 डिग्री से बड़े कोणों के साथ झुक सकते हैं। जब ग्लूकोज साइक्लोडेक्सट्रिन, एक ग्लूकोज ओलिगोमर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, केवल गोलाकार सोने के कणों को प्राप्त कर रहे हैं, सुझाव है कि ग्लूकोज एक रिबन की ओर आकृति विज्ञान निर्देशन में आवश्यक है ।

सोनोकेमिकल नैनो-गोल्ड संश्लेषण के लिए अनुकरणीय प्रोटोकॉल

साइट्रेट-लेपित AuNPs को संश्लेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली अग्रदूत सामग्री में HAuCl शामिल हैं4, सोडियम साइट्रेट और आसुत पानी। नमूना तैयार करने के लिए, पहला कदम HAuCl के विघटन शामिल4 0.03 मीटर की एकाग्रता के साथ आसुत पानी में। बाद में, HAuCl का समाधान4 (2 एमएल) को 20 एमएल जलीय 0.03 मीटर सोडियम साइट्रेट सॉल्यूशन में ड्रॉपवाइज जोड़ा गया था। मिश्रण चरण के दौरान, अल्ट्रासोनिक हॉर्न के साथ एक उच्च घनत्व अल्ट्रासोनिक प्रोब (20 किलोहर्ट्ज) को 17.9 W·सेमी की लग शक्ति पर 5 मिनट के लिए समाधान में डाला गया था।2
(2020 में सीएफ धाबे)

सोनीशन का उपयोग करके गोल्ड नैनोबेल्ट सिंथेसिस

Ultrasonically एकल क्रिस्टलीय आकृति विज्ञान के साथ संश्लेषित सोने nanobelts.एकल क्रिस्टललाइन नैनोबेल्ट (TEM छवि बाएं देखें) HAuCl के एक जलीय समाधान के सोनीकरण के माध्यम से संश्लेषित किया जा सकता है4 α-डी-ग्लूकोज की उपस्थिति में reagens के रूप में। सोनियोकेमी रूप से संश्लेषित सोने के नैनोबेल्ट 30 से 50 एनएम की औसत चौड़ाई और कई माइक्रोमीटर लंबाई दिखाते हैं। सोने के नैनोबेल्ट के उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक प्रतिक्रिया सरल, तेजी से है और जहरीले पदार्थों के उपयोग से बचा जाता है। (cf. झांग एट अल, २००६)

गोल्ड एनपीएस के सोनोकेमिकल संश्लेषण को प्रभावित करने के लिए सर्फेक्टेंट

रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर तीव्र अल्ट्रासाउंड का आवेदन रूपांतरण और पैदावार को शुरू और बढ़ावा देता है। एक समान कण आकार और कुछ लक्षित आकार/मॉर्फोलोजी प्राप्त करने के लिए, सर्फेक्टेंट का चुनाव एक महत्वपूर्ण कारक है । अल्कोहल के अलावा कण के आकार और आकार को नियंत्रित करने में भी मदद मिलती है। उदाहरण के लिए, ए-डी-ग्लूकोज की उपस्थिति में, जलीय एचयूसीएल की सोनोलिसिस प्रक्रिया में प्रमुख प्रतिक्रियाएं4 जैसा कि निम्नलिखित समीकरणों में दर्शाया गया है (1-4):
(1) एच2 ओ -> एच∙ + ओह∙
(2) चीनी -> पायरोलिसिस रेडिकल्स
(3) एतृतीय + कट्टरपंथियों को कम करने -au >0
(4) nAu0 -> AuNP (नैनोबेल्ट)
(cf. Zhao एट अल., २०१४)

संश्लेषण और उत्प्रेरण जैसे औद्योगिक प्रतिक्रियाओं के लिए sonochemical रिएक्टर उच्च तीव्रता अल्ट्रासाउंड द्वारा सुधार किया।

अल्ट्रासोनिक केमिकल रिएक्टर सेटअप एमएसआर-4 के साथ 4x 4 किलोवाट ultrasonicators (कुल 16किलोवाट अल्ट्रासाउंड पावर) औद्योगिक उत्पादन प्रक्रियाओं के लिए।

जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर की शक्ति

इस तरह Turkevich विधि या sonolysis (नीचे ऊपर) के माध्यम से सोने के नैनोकणों के संश्लेषण के रूप में sonochemical प्रतिक्रियाओं के लिए अल्ट्रासोनिक जांच प्रकार डिवाइस।अल्ट्रासोनिक प्रोब्स या सोनोटरोड्स (जिसे अल्ट्रासोनिक सींग भी कहा जाता है) रासायनिक समाधानों में बहुत केंद्रित रूप में उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड और ध्वनिक कैविटेशन प्रदान करते हैं। पावर अल्ट्रासाउंड का यह ठीक नियंत्रणीय और कुशल संचरण विश्वसनीय, ठीक नियंत्रणीय और प्रजनन योग्य स्थितियों के लिए अनुमति देता है, जहां रासायनिक प्रतिक्रिया मार्ग शुरू किए जा सकते हैं, तेज और स्विच किए जा सकते हैं। इसके विपरीत, एक अल्ट्रासोनिक स्नान (जिसे अल्ट्रासोनिक क्लीनर या टैंक के रूप में भी जाना जाता है) बहुत कम शक्ति घनत्व के साथ अल्ट्रासाउंड बचाता है और बेतरतीब ढंग से होने वाले कैविटेशन स्पॉट को एक बड़ी तरल मात्रा में वितरित करता है। यह अल्ट्रासोनिक स्नान किसी भी सोनोकेमिकल प्रतिक्रियाओं के लिए अविश्वसनीय बनाता है।
"अल्ट्रासोनिक सफाई स्नान में एक शक्ति घनत्व होता है जो अल्ट्रासोनिक सींग द्वारा उत्पन्न होने वाले एक छोटे प्रतिशत से मेल खाता है। सोनोकेमिस्ट्री में स्नान की सफाई का उपयोग सीमित है, यह देखते हुए कि पूरी तरह से सजातीय कण का आकार और आकृति विज्ञान हमेशा नहीं पहुंचा जाता है। यह नाभिक और बढ़ती प्रक्रियाओं पर अल्ट्रासाउंड के शारीरिक प्रभावों के कारण है । (गोंजालेज-मेंडोजा एट अल 2015)

अल्ट्रासोनिक नैनो-गोल्ड संश्लेषण के फायदे

  • सरल एक बर्तन प्रतिक्रिया
  • उच्च दक्षता
  • सुरक्षित
  • तेजी से प्रक्रिया
  • कम लागत
  • रैखिक scalability
  • पर्यावरण के अनुकूल, हरी रसायन विज्ञान

गोल्ड नैनोकणों के संश्लेषण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर

हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स सोने और अन्य महान धातु नैनोस्ट्रक्चर जैसे नैनोकणों के सोनोकेमिकल संश्लेषण (सोनो-संश्लेषण) के लिए शक्तिशाली और विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर की आपूर्ति करता है। अल्ट्रासोनिक आंदोलन और फैलाव विषम प्रणालियों में बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ाता है और नैनो-कणों को उपजी करने के लिए परमाणु समूहों के गीला और बाद में नाभिक को बढ़ावा देता है। नैनो-कणों का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण एक सरल, लागत प्रभावी, जैव-संगत, प्रजनन योग्य, तेजी से और सुरक्षित तरीका है।
Hielscher Ultrasonics नैनो के आकार की संरचनाओं जैसे नैनोशेरे, नैनोरोड, नैनोबेल्ट, नैनो-रिबन, नैनोक्लस्टर, कोर-शेल कणों आदि के गठन के लिए शक्तिशाली और ठीक नियंत्रणीय अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर की आपूर्ति करता है।
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नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

बैच वॉल्यूम प्रवाह की दर अनुशंसित उपकरणों
1 से 500 एमएल 10 से 200 मील / मिनट UP100H
10 से 2000 मील 20 से 400 एमएल / मिनट UP200Ht, UP400St
0.1 से 20 एल 0.2 से 4 एल / मिनट UIP2000hdT
10 से 100 एल 2 से 10 एल / मिनट UIP4000hdT
एन.ए. 10 से 100 एल / मिनट UIP16000
एन.ए. बड़ा के समूह UIP16000

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अल्ट्रासोनिक उच्च कतरनी homogenizers प्रयोगशाला, बेंच शीर्ष, पायलट और औद्योगिक प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है।

Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक समरूपता का निर्माण करता है ।

साहित्य/संदर्भ


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