ナノシルバーとハチミツおよび超音波の合成

ナノ銀は、その抗菌特性のために、医学および材料科学の材料を強化するために使用されます。超音波処理は、水中での球状銀ナノ粒子の迅速、効果的、安全、そして環境に優しい合成を可能にする。超音波ナノ粒子合成は、小規模生産から大規模生産まで容易に拡大することができる。

コロイドナノ銀の超音波支援合成

超音波照射下での合成反応であるソノケミカル合成は、銀、金、マグネタイトなどのナノ粒子を製造するために広く使用されています。 ハイドロキシアパ タイトクロロキンペロブスカイトラテックス そして他の多くのナノ材料。

超音波湿式化学合成

銀ナノ粒子については、いくつかの超音波支援合成経路が知られている。以下に、還元剤およびリガンドキャッピング剤として蜂蜜を使用する超音波合成経路が示されている。グルコースやフルクトースなどの蜂蜜成分は、合成プロセスにおけるキャッピング剤と還元剤の両方としての役割を担っています。
ナノ粒子合成のための最も一般的な方法と同様に、超音波ナノ銀合成も湿式化学の範疇に入る。超音波処理は、溶液中の銀ナノ粒子の核形成を促進する。超音波で促進された核形成は、銀前駆体(銀イオン錯体)、例えば硝酸銀(AgNO)3)または過塩素酸銀(AgClO4)は、蜂蜜などの還元剤の存在下でコロイド状銀に還元されます。溶液中の銀イオンの濃度が十分に上昇する条件下では、溶解した金属銀イオンが結合し、安定した表面を形成します。銀イオンのクラスターがまだ小さいときは、エネルギーバランスが負であるため、エネルギー的に好ましくない状態です。負のエネルギーバランスは、溶解した銀粒子の濃度を下げることによって得られるエネルギーが、新しい表面を作成することによって消費されるエネルギーよりも低いために発生します。
クラスターがエネルギー的に有利になるポイントである臨界半径に達すると、クラスターは成長し続けるのに十分安定しています。成長段階では、より多くの銀原子が溶液を通って拡散し、表面に付着します。溶解した原子銀の濃度が特定のポイントまで減少すると、核形成のしきい値に達し、原子が安定な原子核を形成するために原子同士が長く結合できなくなります。この核生成閾値で、新しいナノ粒子の成長は停止し、残りの溶解した銀は、溶液中で成長しているナノ粒子への拡散によって吸収されます。
超音波処理は物質移動、すなわちクラスターの湿潤を促進し、その結果、核形成が速くなります。正確に制御された超音波処理により、ナノ粒子構造の成長速度、サイズ、および形状を決定することができる。
カラギーナンを使用してナノ銀を超音波合成する別のグリーンメソッドの詳細については、ここをクリックしてください。

還元剤およびキャッピング剤として蜂蜜を用いた銀ナノ粒子の超音波支援合成は、容易で効率的かつ環境に優しい方法である。

ナノ粒子合成の従来法とグリーン合成法の比較。

超音波ナノ銀合成の利点

  • シンプルなワンポット反応
  • 金庫
  • 迅速なプロセス
  • 低価格
  • リニアなスケーラビリティ
  • 環境にやさしいグリーンケミストリー
UP400St超音波ホモジナイザーバッチ超音波処理用400ワット

UP400セント – ナノ粒子のソノケミカル合成のための400ワットの強力な超音波装置

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超音波ナノ銀合成のケーススタディ

料: 硝酸銀(AgNO3)銀の前駆体として。キャッピング/還元剤としての蜂蜜;水
超音波装置: UP400セント

超音波合成プロトコル

コロイド状銀ナノ粒子を合成するための最良の条件は、以下の通りであることが判明した:天然蜂蜜によって媒介された超音波下での硝酸銀の還元。簡単に言えば、蜂蜜(20重量%)を含有する20mlの硝酸銀溶液(0.3M)を周囲条件下で30分間高強度超音波照射に曝露した。超音波処理はプローブ型超音波装置で行った UP400S(400W、24kHz) 反応溶液に直接浸漬します。

超音波合成された銀ナノ粒子(Ag-NP)の粒度分布

最適条件で合成されたAg-NPの粒度分布。銀濃度(0.3M)、蜂蜜濃度(20wt%)、超音波照射時間(30分)
写真出典:Oskuee et al. 2016

食品グレードの蜂蜜は、キャッピング/安定化および還元剤として使用され、水核溶液および沈殿したナノ粒子を清潔で多様な用途に安全にします。
超音波処理時間が長くなるにつれて、銀ナノ粒子は小さくなり、それらの濃度は増強される。
蜂蜜水溶液では、超音波処理は銀ナノ粒子の形成に影響を与える重要な要素です。振幅、時間、連続超音波と脈動超音波などの超音波処理パラメータは、銀ナノ粒子のサイズと量を制御することを可能にする主要な要因です。

銀ナノ粒子の超音波合成の結果

超音波で促進された、蜂蜜媒介合成 UP400セント その結果、平均粒子径が約11.8nmの球状の銀ナノ粒子(Ag-NP)が得られました。銀ナノ粒子の超音波合成は、単純で迅速なワンポット法である。材料として水と蜂蜜を使用することで、反応は費用対効果が高く、非常に環境に優しいものになります。
還元剤およびキャッピング剤として蜂蜜を使用する超音波合成の提示された技術は、金、パラジウム、銅などの他の貴金属に拡張することができ、それは医学から産業まで様々な追加用途を提供する。

超音波合成された銀ナノ粒子は球状に形成され、均一な粒子サイズを示す。

最適条件で合成したAg-NPのTEM像(A)とその粒度分布(B)。

超音波処理による核生成と粒子サイズへの影響

超音波は、要件に合わせた銀ナノ粒子などのナノ粒子の製造を可能にします。超音波処理の3つの一般的な選択肢は、出力に重要な影響を及ぼします。
初期超音波処理: 過飽和溶液への超音波の短い印加は、核の播種および形成を開始することができる。超音波処理は初期段階でのみ適用されるため、その後の結晶成長は妨げられることなく進行し、より大きな結晶が得られます。
連続超音波処理: 過飽和溶液の連続照射は、一時停止されていない超音波処理が多くの核を生成し、その結果多くの小さな結晶が成長するので、小さな結晶をもたらす。
パルス超音波処理: パルス超音波とは、決められた間隔で超音波を適用することを意味します。超音波エネルギーの正確に制御された入力は、調整された結晶サイズを得るために結晶成長に影響を与えることを可能にする。

合成のための高性能超音波装置

ヒールシャー超音波は、ソノ合成やソノ触媒を含むソノケミカルアプリケーション用の強力で信頼性の高い超音波プロセッサを提供しています。超音波混合および分散は、物質移動を増加させ、ナノ粒子を沈殿させるために原子クラスターの湿潤およびその後の核形成を促進する。ナノ粒子の超音波合成は、単純で、費用対効果が高く、生体適合性があり、再現性があり、迅速で、安全な方法です。
ヒールシャー超音波は、ナノ材料の核形成と沈殿のための強力で正確に制御可能な超音波プロセッサを供給しています。すべてのデジタル機器には、インテリジェントなソフトウェア、カラータッチディスプレイ、内蔵SDカードへの自動データ記録が装備されており、ユーザーフレンドリーで安全な操作のための直感的なメニューを備えています。
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下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます:

バッチ容量流量推奨デバイス
500mLの1〜200mL /分で10UP100Hシリーズ
2000mlの10〜20 400mLの/分UP200HTUP400セント
00.1 20Lへ04L /分の0.2UIP2000hdT
100Lへ1010L /分で2UIP4000hdt
N.A。10 100L /分UIP16000
N.A。大きなのクラスタ UIP16000

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から高出力超音波ホモジナイザー ラボパイロット そして インダストリアル 規模。

文学/参考文献



Facts Worth Knowing

銀ナノ粒子

銀ナノ粒子は、1nm〜100nmのサイズの銀の粒子です。銀ナノ粒子は表面積が非常に大きいため、膨大な数の配位子の配位が可能です。
銀ナノ粒子は、独自の光学的、電気的、熱的特性を提供するため、太陽光発電、電子機器、導電性インク、生物学的/化学的センサーなどの材料科学や製品開発に非常に価値があります。
すでに広く確立されている別の用途は、抗菌コーティングのための銀ナノ粒子の使用であり、多くの繊維、キーボード、創傷被覆材、および生物医学デバイスには、細菌から保護するために低レベルの銀イオンを連続的に放出する銀ナノ粒子が含まれています。

繊維中のナノ銀
銀ナノ粒子は繊維製造に適用され、Ag-NPを使用して、調整可能な色、抗菌機能、および自己修復性超疎水性特性を備えた綿織物を製造します。銀ナノ粒子の抗菌性により、バクテリア由来の臭い(汗臭など)を分解する布地を製造できます。

医薬品および医療用品用の抗菌コーティング
銀ナノ粒子は、抗菌性、抗真菌性、抗酸化性を示すため、歯科治療、外科用途、創傷治癒治療、生物医学デバイスなどの医薬品および医療用途に興味深いものとなっています。研究によると、銀ナノ粒子(Ag-nP)は、セレウス菌、黄色ブドウ球菌、シトロバクターコセリ、サルモネラチフス菌、緑膿菌、大腸菌、肺炎桿菌、腸炎菌、カンジダアルビカンス菌などのさまざまな細菌株の増殖と増殖を阻害します。抗菌/抗真菌効果は、銀ナノ粒子が細胞内に拡散し、Ag/Ag+イオンが微生物細胞内の生体分子に結合して、その機能が破壊されることによって達成されます。

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