Zöld szonokémiai út az ezüst nanorészecskékhez
Az ezüst nanorészecskéket (AgNP) gyakran használják nanoanyagokban antimikrobiális tulajdonságaik, optikai tulajdonságaik és magas elektromos vezetőképességük miatt. A kappa karragént használó szonokémiai útvonal egyszerű, kényelmes és környezetbarát szintézis módszer ezüst nanorészecskék előállítására. A κ-karragént természetes környezetbarát stabilizátorként használják, míg a teljesítmény ultrahang zöld redukálószerként működik.
Ezüst nanorészecskék zöld ultrahangos szintézise
Elsupikhe et al. (2015) kifejlesztett egy zöld ultrahanggal segített szintézis útvonalat ezüst nanorészecskék (AgNPs) előállítására. A szonokémia jól ismert, hogy számos nedves-kémiai reakciót elősegít. A szonikálás lehetővé teszi az AgNP-k szintetizálását κ-karragénnel, mint természetes stabilizátort. A reakció szobahőmérsékleten megy végbe, és fcc kristályszerkezetű ezüst nanorészecskéket hoz létre szennyeződések nélkül. Az AgNP-k szemcseméret-eloszlását befolyásolhatja a κ-karragén koncentrációja.
Az Ag-NP-k töltésű csoportjai közötti kölcsönhatás rendszere, amelyek szonikálás alatt κ-karragénnel vannak lezárva. [Elsupikhe et al. 2015]
Eljárás
- Az Ag-NP-ket az AgNO redukálásával szintetizáltuk3 ultrahangos kezelés alkalmazása κ-karragénen jelenlétében. Különböző minták előállításához öt szuszpenziót készítettünk 10 ml 0,1 M AgNO hozzáadásával3 40 ml κ-karragénre. Az alkalmazott κ-karragénoldatok sorrendben 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 és 0,3 tömeg% voltak.
- Az oldatokat 1 órán át kevertük, hogy megkapjuk az AgNO-t3/κ-karragén.
- Ezután a mintákat intenzív ultrahangos besugárzásnak tettük ki: Az ultrahangos készülék amplitúdója UP400S (400W, 24kHz) 50%-ra volt állítva. Az ultrahangos kezelést szobahőmérsékleten 90 percig alkalmazták. Az ultrahangos folyadékprocesszorok sonotrodeja UP400S közvetlenül a reakcióoldatba merítették.
- Ultrahangos kezelés után a szuszpenziókat 15 percig centrifugáljuk, és négyszer kétszer desztillált vízzel mossuk az ezüstion-maradék eltávolítása érdekében. A kicsapódott nanorészecskéket 40 °C-on, vákuumban szárítottuk egy éjszakán át, hogy megkapjuk az Ag-NP-ket.
Egyenlet
- Nh2O —szonikáció–> +H + OH
- OH + RH –> R + H2O
- AgNem3–hidrolízis–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + Óra+
- Ag+ + Óra –Csökkentések–> Ag°
- Ag+ + Óra2O —> Ag° + OH + H+
Elemzés és eredmények
Az eredmények értékeléséhez a mintákat UV-látható spektroszkópiai elemzéssel, röntgendiffrakcióval, FT-IR kémiai elemzéssel, TEM és SEM képekkel elemeztük.
Az Ag-NP-k száma a κ-karragén-koncentráció növekedésével nőtt. Az Ag/κ-karragénképződést UV-látható spektroszkópiával határoztuk meg, ahol a felületi plazmonabszorpciós maximumot 402-420 nm-en figyeltük meg. A röntgendiffrakciós (XRD) elemzés kimutatta, hogy az Ag-NP-k arcközpontú köbös szerkezetűek. A Fourier-transzformációs infravörös (FT-IR) spektrum Ag-NP-k jelenlétét jelezte κ-karragénben. A legnagyobb κ-karragénkoncentrációjú transzmissziós elektronmikroszkópos (TEM) kép az Ag-NP-k eloszlását mutatta 4,21 nm körüli átlagos részecskemérettel. A pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) képek az Ag-NP-k gömb alakját illusztrálták. A SEM-elemzés azt mutatja, hogy a κ-karragén-koncentráció növekedésével az Ag/κ-karragénan felületén változások következtek be, így kis méretű, gömb alakú Ag-NP-k kaptak.
TEM-képek és megfelelő méreteloszlások a szonokémiailag szintetizált Ag / κ-karragénhez a κ-karragén különböző koncentrációiban. [rendre 0,1%, 0,2% és 0,3% (a, b, c)].
Ag+/κ-karragén (balra) és ultrahangos Ag/κ-karragén (jobbra). Szonikációt végeztünk a UP400S 90min. [Elsupikhe et al. 2015]
UP400S – az ultrahangos készülék használt szonokémiai szintézise Ag nanorészecskék
SEM képek az Ag/κ-karragénre a κ-karragén különböző koncentrációiban. [rendre 0,1%, 0,2 % és 0,3 % (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]
Irodalom/Hivatkozások
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, sem Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Az ezüst nanorészecskék zöld szonokémiai szintézise a κ-karragén különböző koncentrációiban. Nanoméretű kutatási levelek 10. 2015.
Alapinformációk
Sonokémia
Amikor erős ultrahangot alkalmaznak az oldatban (folyékony vagy szuszpenziós állapotban) lévő kémiai reakciókra, specifikus aktiválási energiát biztosít egy fizikai jelenség, az úgynevezett akusztikus kavitáció miatt. A kavitáció nagy nyíróerőket és szélsőséges körülményeket hoz létre, például nagyon magas hőmérsékletet és hűtési sebességet, nyomást és folyadéksugarakat. Ezek az intenzív erők reakciókat indíthatnak el, és elpusztíthatják a molekulák vonzó erőit a folyékony fázisban. Számos reakcióról ismert, hogy előnyös az ultrahangos besugárzás, pl. szonolízis, Sol-Gel útvonal, szonokémiai szintézise palládium, latex, hidroxiapatit és sok más anyag. További információ Sonochemistry itt!
ezüst nanorészecskék
Az ezüst nanorészecskéket 1 nm és 100 nm közötti méret jellemzi. Bár gyakran "ezüstként" írják le’ Egyesek nagy százalékban ezüst-oxidból állnak, mivel nagy a felület-ömlesztett ezüstatomok aránya. Az ezüst nanorészecskék különböző szerkezetekkel jelenhetnek meg. Leggyakrabban gömb alakú ezüst nanorészecskéket szintetizálnak, de gyémánt, nyolcszögletű és vékony lemezeket is használnak.
Az ezüst nanorészecskék nagyon gyakoriak az orvosi alkalmazásokban. Az ezüstionok bioaktívak, erős antimikrobiális és csíraölő hatásuk van. Rendkívül nagy felületük lehetővé teszi számos ligandum összehangolását. További fontos jellemzők a vezetőképesség és az egyedi optikai tulajdonságok.
Vezetőképességük miatt az ezüst nanorészecskék gyakran kompozitokba, műanyagokba, epoxikba és ragasztókba épülnek be. Az ezüstrészecskék növelik az elektromos vezetőképességet; Ezért az ezüstpasztákat és tintákat gyakran használják az elektronika gyártásában. Mivel az ezüst nanorészecskék támogatják a felületi plazmonokat, az AgNP-k kiemelkedő optikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A plazmonikus ezüst nanorészecskéket érzékelőkhöz, detektorokhoz és analitikai berendezésekhez használják, mint például a felületi kiterjesztett Raman spektroszkópia (SERS) és a felületi plazmonmezővel javított fluoreszcencia spektroszkópia (SPFS).
karragén;
A karragén egy olcsó természetes polimer, amely a vörös moszatok különböző fajaiban található. A karragének lineáris szulfátos poliszacharidok, amelyeket széles körben használnak az élelmiszeriparban, zselésítő, sűrítő és stabilizáló tulajdonságaik miatt. Fő alkalmazásuk tejtermékekben és húskészítményekben van, mivel erősen kötődnek az élelmiszerfehérjékhez. A karragénnek három fő fajtája van, amelyek szulfátosodási fokukban különböznek. A kappai-karragénnek diszacharidonként egy szulfátcsoportja van. A iota-karragénnek (ι-karragén) diszacharidonként két szulfátja van. A lambda karragénnek (λ-karragén) diszacharidonként három szulfátja van.
A Kappa karragénen (κ-karragén) lineáris szerkezete D-galaktóz és 3,6-anhidro-D-galaktóz szulfatált poliszacharidja.
A κ- karragént széles körben használják az élelmiszeriparban, pl. zselésítőszerként és textúra módosítására. Adalékanyagként megtalálható fagylaltban, tejszínben, túróban, turmixokban, salátaöntetekben, édesített sűrített tejekben, szója tejben & egyéb növényi tej és szószok a termék viszkozitásának növelésére.
Ezenkívül a κ-karragén megtalálható nem élelmiszeripari termékekben, például samponokban és kozmetikai krémekben lévő sűrítőanyagban, fogkrémben (stabilizátorként, hogy megakadályozzák az összetevők elválasztását), tűzoltó habban (sűrítőanyagként, hogy a hab ragacsossá váljon), légfrissítő gélekben, cipőlakkban (a viszkozitás növelése érdekében), a sejtek/enzimek immobilizálására szolgáló biotechnológiában, gyógyszerekben (tablettákban/tablettákban inaktív segédanyagként), állateledelben stb.