은 나노 입자에 대한 녹색 Sonochemical 경로
은 나노 입자 (AgNP)는 항균 특성, 광학 특성 및 높은 전기 전도성으로 인해 자주 사용되는 나노 물질입니다. 카파 카라기난을 사용한 초음파 화학 경로는은 나노 입자의 제조를위한 간단하고 편리하며 환경 친화적 인 합성 방법입니다. κ-카라기난은 천연 친환경 안정제로 사용되며, 파워 초음파는 녹색 환원제로 작용합니다.
은 나노 입자의 녹색 초음파 합성
Elsupikhe et al. (2015)은 은 나노 입자 (AgNP)의 제조를위한 녹색 초음파 보조 합성 경로를 개발했습니다. Sonochemistry는 많은 습식 화학 반응을 촉진하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 초음파 처리는 자연 안정제로 κ- 카라기난을 사용하여 AgNP를 합성 할 수 있습니다. 반응은 실온에서 실행되며 불순물이 없는 fcc 결정 구조를 갖은은 나노입자를 생성합니다. AgNP의 입자 크기 분포는 κ-카라기난의 농도에 의해 영향을 받을 수 있습니다.
초음파 처리 하에 κ-carrageenan으로 상한을 씌운 Ag-NPs 충전 그룹 간의 상호 작용 계획. [Elsupikhe 외. 2015]
절차
- Ag-NP는 AgNO를 환원시켜 합성하였다3 κ-carrageenan의 존재 하에서 초음파 사용을 사용하여. 다른 샘플을 얻기 위해 10mL의 0.1M AgNO를 첨가하여 5개의 현탁액을 준비했습니다3 40 mL κ-카라기난에. 사용된 κ-카라기난 용액은 각각 0.1, 0.15, 0.20, 0.25 및 0.3 wt%였습니다.
- 용액을 1시간 동안 교반하여 AgNO를 수득하였다3/κ-카라기난.
- 그런 다음 샘플을 강렬한 초음파 조사(초음파 장치의 진폭)에 노출시켰습니다 업400S (400W, 24kHz)를 50%로 설정했습니다. 초음파 처리는 실온에서 90 분 동안 적용되었습니다. 초음파 액체 프로세서의 sonotrode 업400S 반응 용액에 직접 담갔다.
- 초음파 처리 후, 현탁액을 15 분 동안 원심 분리하고 이중 증류수로 4 번 세척하여은 이온 잔류 물을 제거하였다. 침전된 나노입자를 40°C에서 진공 상태에서 하룻밤 동안 건조시켜 Ag-NP를 수득하였다.
방정식
- 엔에이치2O —쥡니다–> +H + OH
- 오 + 상대습도 –> R + H2O
- 아그노3–가수분해–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
- Ag (아그)+ + H –감소–> Ag°
- Ag (아그)+ + H2O —> Ag° + OH + H+
분석 및 결과
결과를 평가하기 위해 UV 가시광선 분광 분석, X선 회절, FT-IR 화학 분석, TEM 및 SEM 이미지로 샘플을 분석했습니다.
Ag-NPs의 수는 κ-카라기난 농도가 증가함에 따라 증가하였다. Ag/κ-카라기난의 형성은 표면 플라즈몬 흡수 최대치가 402 내지 420nm에서 관찰된 UV 가시광선 분광법에 의해 결정되었다. X선 회절(XRD) 분석은 Ag-NP가 면 중심의 입방 구조임을 보여주었습니다. 푸리에 변환 적외선(FT-IR) 스펙트럼은 κ-카라기난에 Ag-NP가 존재함을 나타냈습니다. κ-카라기난의 최고 농도에 대한 투과 전자 현미경(TEM) 이미지는 평균 입자 크기가 4.21nm에 가까운 Ag-NP의 분포를 보여주었습니다. 스캔 전자 현미경(SEM) 이미지는 Ag-NP의 구형을 보여주었습니다. SEM 분석은 κ-카라기난 농도가 증가함에 따라 Ag/κ-카라기난 표면의 변화가 발생하여 구형의 소형 Ag-NP 를 얻었다.
다양한 농도의 κ-카라기난에서 초음파 화학적으로 합성된 Ag/κ-카라기난에 대한 TEM 이미지 및 해당 크기 분포. [각각 0.1%, 0.2%, 0.3% (a, b, c)].
Ag + / κ- 카라기난 (왼쪽) 및 초음파 처리 된 Ag / κ- 카라기난 (오른쪽). 초음파 처리는 UP400S로 90분 동안 수행되었습니다. [Elsupikhe et al. 2015]
업400S – Ag 나노 입자의 초음파 화학 합성에 사용되는 초음파 장치
다양한 농도의 κ-카라기난에서 Ag/κ-카라기난에 대한 SEM 이미지. [각각 0.1%, 0.2%, 0.3% (a, b, c)]. [Elsupikhe 외. 2015]
문헌/참고문헌
- 엘수피케, 란다 포지; 샤멜리, 카미야르; 아흐마드, 만소르 B; 이브라힘도 아조와도 아니다. 자이누딘, 노르하즐린 (2015): κ-carrageenan의 다양한 농도에서은 나노 입자의 녹색 초음파 화학 합성. 나노 스케일 연구 편지 10. 2015.
기본 정보
Sonochemistry(초음파 화학)
용액 (액체 또는 슬러리 상태)의 화학 반응에 강력한 초음파가 적용되면 음향 캐비테이션으로 알려진 물리적 현상으로 인해 특정 활성화 에너지를 제공합니다. 캐비테이션은 높은 전단력과 매우 높은 온도 및 냉각 속도, 압력 및 액체 제트와 같은 극한 조건을 생성합니다. 이러한 강렬한 힘은 반응을 시작하고 액체 상태에서 분자의 인력을 파괴할 수 있습니다. 수많은 반응이 초음파 조사의 혜택을받는 것으로 알려져 있습니다 (예 : sonolysis, SOL-GEL 경로, 초음파 화학 합성 팔라듐, 라텍스, 하이드록시아파타이트 그리고 다른 많은 물질. 에 대해 더 읽어 보세요. sonochemistry는 여기!
은 나노 입자
은 나노 입자는 1nm에서 100nm 사이의 크기가 특징입니다. 흔히 '은'으로 묘사되지만’ 일부는 표면 대 벌크은 원자의 비율이 높기 때문에 많은 비율의 산화은으로 구성됩니다. 은 나노 입자는 다른 구조로 나타날 수 있습니다. 가장 일반적으로 구형은 나노 입자가 합성되지만 다이아몬드, 팔각형 및 얇은 시트도 사용됩니다.
은 나노 입자는 의료 응용 분야에서 매우 빈번합니다. 은 이온은 생체 활성이며 강력한 항균 및 살균 효과가 있습니다. 그들의 극단적으로 큰 표면은 수많은 리간드의 조정을 허용합니다. 다른 중요한 특성은 전도성과 독특한 광학 특성입니다.
전도성 특성으로 인해은 나노 입자는 종종 복합 재료, 플라스틱, 에폭시 및 접착제에 통합됩니다. 은 입자는 전기 전도성을 증가시킵니다. 따라서 은 페이스트와 잉크는 전자 제품 제조에 자주 사용됩니다. 은 나노 입자가 표면 플라즈몬을 지원하기 때문에 AgNP는 뛰어난 광학 특성을 가지고 있습니다. 플라즈몬은 나노 입자는 SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) 및 SPF (Surface Plasmon Field-enhanced Fluorescence Spectroscopy)와 같은 센서, 검출기 및 분석 장비에 사용됩니다.
카라기난
카라기난은 다양한 종의 붉은 해조류에서 발견되는 저렴한 천연 폴리머입니다. 카라기난은 겔화, 농축 및 안정화 특성으로 인해 식품 산업에서 널리 사용되는 선형 황산염 다당류입니다. 그들의 주요 응용 분야는 식품 단백질에 대한 강한 결합으로 인해 유제품 및 육류 제품에 있습니다. 카라기난에는 세 가지 주요 품종이 있으며 황산화 정도가 다릅니다. Kappa-carrageenan에는 이당류 당 1개의 황산염 그룹이 있습니다. 요오타-카라기난(ι-carrageenen)은 이당류당 2개의 황산염을 함유하고 있습니다. 람다 카라기난(λ-carrageenen)은 이당류당 3개의 황산염을 함유하고 있습니다.
카파 카라기난(κ-카라기난)은 D-갈락토스와 3,6-안하이드로-D-갈락토스의 황산화 다당류의 선형 구조를 가지고 있습니다.
κ- 카라기난은 식품 산업에서 널리 사용됩니다., 예를 들어 겔화제 및 질감 수정. 그것은 아이스크림, 크림, 코티지 치즈, 밀크 쉐이크, 샐러드 드레싱, 가당 연유, 두유에서 첨가물로 찾을 수 있습니다 & 다른 식물성 우유 및 제품 점도를 증가시키는 소스.
게다가, κ carrageenan는 샴푸와 화장용 크림에 있는 증점제와 같은 비 식품 제품에서, 치약에서 (성분이 분리되는 것을 방지하는 안정제로), 소방 거품 (거품이 끈적거리게 하는 원인이 되는 증점제로), 공기 청정제 젤, 구두약 (점성을 증가하기 위하여), 세포/효소를 고정시키는 생명공학에서, 조제약 (알약/정제에 있는 비활성 부형제로), 애완 동물 사료 등에서.