Sinteza nano-srebrnog s medom i ultrazvukom
Nano-srebro se koristi za svoje antibakterijska svojstva za jačanje materijala u medicini i znanosti o materijalima. Ultrasonogena omogućuje brzu, učinkovitu, sigurnu i ekološki prihvatljivu sintezu sfernih srebrnih nanočestica u vodi. Ultrazvučna sinteza nanočestica može se lako skalirati od male do velike proizvodnje.
Ultrazvučno potpomognuta sinteza koloidnog nano-srebra
Sonochemical sinteza, koje su sintetičke reakcije pod ultrazvučnim zračenjem, naširoko se koristi za proizvodnju nanočestica kao što su srebro, zlato, magnetit, hidroksiapatita, Klorokin, Perovskite, lateks i mnoge druge nano-materijale.
Ultrazvučno mokro-kemijska sinteza
Za srebrne nano-čestice poznato je nekoliko ultrazvučno potpomognutih sintezskih putova. U nastavku je prikazan ultrazvučni put sinteze pomoću meda kao redukcijskih i ligandskih capping sredstava. Komponente meda kao što su glukoza i fruktoza odgovorne su za njegovu ulogu u ograničavanju i smanjenju sredstva u procesu sinteze.
Kao i najčešće metode za sintezu nanočestica, ultrazvučna sinteza nano-srebra spada u kategoriju vlažne kemije. Ultrasonication potiče nukleaciju srebra nano-čestice unutar otopine. Ultrazvučno promoviranunukleacija nastaje kada srebrni prethodnik (srebrni ionski kompleks), npr srebrni nitrat (AgNO3) ili srebrni perklorat (AgClO4), svedena je na koloidno srebro u prisutnosti redukcijskog sredstva, kao što je med. Pod uvjetom da se koncentracija srebrnih iona u otopini dovoljno povećava, otopljeni metalni srebrni ioni vežu se zajedno i formiraju stabilnu površinu. Kada je nakupina srebrnih iona još uvijek mala, to je energetski nepovoljno stanje zbog negativne energetske ravnoteže. Negativna energetska ravnoteža nastaje od kada je energija dobivena smanjenjem koncentracije otopljenih čestica srebra niža od energije potrošene stvaranjem nove površine.
Kada klaster dosegne kritični radijus, što je točka kada postaje energetski povoljna, dovoljno je stabilna da nastavi rasti. Tijekom faze rasta, više srebrnih atoma difuzno kroz otopinu i pričvrstite na površinu. Kada se koncentracija otopljenog atomskog srebra smanji na određenu točku, dosegu se nukleacijski prag tako da se atomi ne mogu dulje vezati kako bi se formirala stabilna jezgra. Na ovom pragu nukleacije prestaje rast novih nanočestica, a preostalo otopljeno srebro apsorbira se difuzijom u rastuće nanočestice u otopini.
Sonication potiče prijenos mase, odnosno vlaženje klastera, što rezultira brže nukleacije. Precizno kontroliranom sonication, brzina rasta, veličina i oblik nano-čestica strukture mogu se odrediti.
Kliknite ovdje da pročitate više o drugoj zelenoj metodi ultrazvučno sintetizirati nano-srebro pomoću karagenan!
Usporedba konvencionalnih metoda i zelene sinteze metode sinteze nanočestica.
- jednostavna reakcija u jednom loncu
- Sef
- brz proces
- niska cijena
- linearni skalabilnost
- ekološki prihvatljiva, zelena kemija
UP400St – 400 W snažan ultrasonicator za sonochemical sintezu nano-čestica
Studija slučaja ultrazvučne sinteze nano-srebra
Materijala: srebrni nitrat (AgNO3) kao prekursor srebra; med kao sredstvo za zatvaranje / smanjenje; Vode
Ultrazvučni uređaj: UP400St
Ultrazvučni protokol sinteze
Najbolji uvjeti za sintezu koloidne srebra nanočestice su pronađeni sljedeći: Smanjenje srebra nitrata pod ultrazvukom posredovana prirodnim medom. Ukratko, 20 ml srebrne otopine nitrata (0,3 M) koja sadrži med (20 wt%) bio je izložen ultrazvučnom zračenju visokog intenziteta u okolnim uvjetima za 30 min. Ultrazvuka je provedena s a sonda tipa ultrasonicator UP400S (400W, 24 kHz) izravno u otopinu reakcije.
Raspodjela veličine čestica Ag-NPs sintetizirau optimalnim uvjetima; koncentracije srebra (0,3 M), koncentracije meda (20 wt%) i ultrazvučno vrijeme zračenja (30 min)
izvor slike: Oskuee i dr. 2016.
Hrana-stupanj med se koristi kao zatvaranje / stabiliziranje i smanjenje sredstva, što čini vodene nukleacije rješenje i taložene nanočestice čiste i sigurne za razvodnika aplikacija.
Kako se vrijeme ultrazvukom povećava, srebrne nanočestice postaju manje i njihova koncentracija je poboljšana.
U vodenoj otopini meda, ultrazvuka je ključni faktor koji utječe na stvaranje srebrnih nano-čestica. Sonication parametri kao što su amplituda, vrijeme i kontinuirano vs pulsirajuće ultrazvuk su glavni čimbenici koji omogućuju kontrolu veličine i količine srebrnih nano-čestica.
Rezultat ultrazvučne sinteze srebrnih nanočestica
Ultrazvučno promovira, med posredovana sinteza s UP400St rezultirala je sfernim srebrnim nanočesticama (Ag-NPs) prosječnom veličinom čestica od oko 11,8 nm. Ultrazvučna sinteza srebrnih nano čestica je jednostavna i brza metoda za jednu posudu. Korištenje vode i meda kao materijala, čini reakciju isplativom i iznimno ekološki prihvatljivom.
Predstavljena tehnika ultrazvučne sinteze pomoću meda kao redukcijskog i capping sredstva može se proširiti na druge plemenite metale, kao što su zlato, paladij i bakar, koji nudi razne dodatne primjene iz medicine u industriju.
TEM slika (A) i distribucija veličine čestica (B) Ag-NP-ova sintetizirani su u optimalnim uvjetima.
Utjecaj nukleacije i veličine čestica ultrazvukom
Ultrazvuk omogućuje proizvodnju nano-čestica kao što su srebrne nano-čestice prilagođene zahtjevima. Tri opće opcije sonication imaju važne učinke na izlaz:
Početno tretiranja ultrazvukom: Kratka primjena ultrazvučnih valova na prezasićene otopine može pokrenuti sijanje i formiranje jezgri. Kao sonication se primjenjuje samo tijekom početne faze, naknadni rast kristala nastavlja nesmetano rezultira većim kristalima.
Kontinuirano tretiranja ultrazvukom: Kontinuirano zračenje prezasićene otopine rezultira malim kristalima jer nepauzitetna ultrazvuka stvara puno jezgri što rezultira rastom mnogih malih kristala.
Pulbrirajuć ultrazvukom: Pulsirani ultrazvuk znači primjenu ultrazvuka u određenim intervalima. Precizno kontrolirani unos ultrazvučne energije omogućuje da utječu na rast kristala kako bi se dobila prilagođena veličina kristala.
High-performance Ultrasonicators za sintezu
Hielscher Ultrasonics opskrbljuje snažan i pouzdan ultrazvučni procesori za sonochemical aplikacija, uključujući sintezu sono i sono-kataliza. Ultrazvučno miješanje i dispergiranje povećava prijenos mase i promiče vlaženje i naknadne nukleacije atom klastera kako bi se taloži nano-čestice. Ultrazvučna sinteza nano-čestica je jednostavna, ekonomična, biokompatibilna, ponovljiva, brza i sigurna metoda.
Hielscher Ultrasonics opskrbljuje snažne i precizno kontrolirati ultrazvučnih procesora za nukleaciju i taloženje nanomaterijala. Svi digitalni uređaji opremljeni su inteligentnim softverom, dodirnim zaslonom u boji, automatskim snimanjem podataka na ugrađenoj SD karticom i imaju intuitivan izbornik za jednostavan i siguran rad.
Pokrivanje kompletan raspon snage od 50 W ručni ultrasonicators za laboratorij do 16.000 Vata snažan industrijski ultrazvučni sustavi, Hielscher ima idealnu ultrazvučnu postavku za vašu primjenu. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućuje 24/7 rad u teškim uvjetima i u zahtjevnim okruženjima.
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Batch Volumen | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 mL | 10 do 200 mL / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l / min | UIP4000hdT |
| N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
| N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Visoke snage ultrazvučni homogenizatori iz Laboratorija do Pilot i industrijski razmjera.
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Srebrne nano čestice
Srebrne nano čestice su čestice srebra veličine između 1nm i 100nm. Srebrne nanočestice imaju izuzetno veliku površinu, što omogućuje koordinaciju velikog broja liganda.
Srebrne nanočestice nude jedinstvena optička, električna i toplinska svojstva koja ih čini vrlo vrijednim za materijalnu znanost i razvoj proizvoda, npr.
Još jedna aplikacija, koja je postala već široko uspostavljena, je korištenje srebrnih nanočestica za antimikrobne premaze, a mnogi tekstilni, klavijature, zavoji rane i biomedicinski uređaji sada sadrže srebrne nanočestice koje kontinuirano oslobađaju nisku razinu srebrnih iona kako bi osigurale zaštitu od bakterija.
Nano-srebro u tekstilu
Srebrne nano čestice primjenjuju se na tekstilnu proizvodnju, gdje se Ag-NPs koriste za proizvodnju pamučnih tkanina s podesivim bojama, antibakterijskim sposobnostima i samoiscjeljujućim superhidrofobnim svojstvima. Antibakterijsko svojstvo srebrnih nano čestica omogućuje proizvodnju tkanina, koje degradiraju miris dobiven od bakterija (npr. miris znoja).
Antibakterijski premaz za medicinu i medicinsku opskrbu
Srebrne nano-čestice pokazuju antibakterijske, anti-gljivične i antioksidativne karakteristike, što ih čini zanimljivim za famaceutične i medicinske primjene, npr. Istraživanja su pokazala da srebrne nano-čestice (Ag-nPs) inhibiraju rast i množenje raznih sojeva bakterija kao što su Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Citrobacter koseri, Salmonella typhii, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Vibrio parahaemolyticus i gljivice Candida albicans. Antibakterijski / anti-gljivične učinak postiže se srebrnim nano-česticama koje se raspršuju u stanice i vežu Ag/Ag+ ione na biomolekule u mikrobnim stanicama tako da se njihova funkcija poremeti.