Nano-Silver를 꿀과 초음파로 합성

나노실버는 의학 및 재료 과학에서 재료를 강화하기 위해 항균 특성으로 사용됩니다. 초음파는 물에서 구형은 나노 입자를 빠르고 효과적이며 안전하고 환경 친화적으로 합성 할 수 있습니다. 초음파 나노 입자 합성은 소규모에서 대량 생산까지 쉽게 확장 할 수 있습니다.

초음파 보조 합성 of Colloidal Nano-Silver

초음파 조사에 의해 촉진되는 화학 반응을 의미하는 Sonochemical synthesis는 나노 입자를 생산하는 데 널리 적용되는 방법입니다. 여기에는 은, 금, 마그네타이트, 하이드록시아파타이트, 클로로퀸, 페로브스카이트, 라텍스 그리고 다른 많은 나노 물질.

초음파 습식 화학 합성

은 나노 입자를 생산하기 위해 여러 초음파 보조 합성 경로가 개발되었습니다. 한 가지 주목할 만한 방법은 꿀을 환원제와 캡핑제로 사용하는 것입니다. 포도당과 과당과 같은 꿀의 성분은 합성 과정에서 이러한 역할에서 시너지 효과를 발휘합니다.
많은 나노 입자 합성 기술과 유사하게, 초음파 나노-은 합성은 습식 화학의 범주에 속합니다. 이 과정은 용액 내에서 은 나노입자의 핵형성으로 시작됩니다. 초음파 처리 중에는은 전구체 (예 : 질산은 (AgNO₃) 또는 과염소산은(AgClO₄))는 꿀과 같은 환원제의 존재 하에서 환원되어 콜로이드 은을 생성합니다.

Ultrasonic Silver Nucleation 및 성장의 메커니즘

초기 핵형성 단계: 용해된 은 이온의 농도가 증가함에 따라 금속 은 이온이 결합하여 작은 클러스터를 형성하기 시작합니다. 이 단계에서 이러한 클러스터는 음의 에너지 균형으로 인해 에너지적으로 불안정합니다. 새로운 표면을 만드는 데 필요한 에너지는 용해은 농도를 줄여 얻는 에너지를 초과합니다.
임계 반경: 클러스터가 특정 크기(임계 반경)에 도달하면 프로세스가 에너지적으로 유리해져서 클러스터를 안정화합니다. 이러한 안정성으로 인해 클러스터는 추가 성장을 위한 핵 역할을 할 수 있습니다.
성장 단계: 성장하는 동안 추가 은 원자가 용액을 통해 확산되어 성장하는 나노 입자 표면에 부착됩니다. 용해된 은의 농도가 핵형성 임계값 아래로 떨어지면 새로운 핵의 형성이 중단될 때까지 성장이 계속됩니다.
확산과 완성: 나머지 용해된 은은 기존 나노입자에 혼입되어 공정을 완료합니다.
초음파 처리는 질량 전달, 특히 습윤 및 확산 과정을 가속화하여 더 빠른 핵 형성과 제어 된 성장으로 이어집니다. 강도 및 지속 시간과 같은 초음파 처리 매개 변수를 정밀하게 조정함으로써 나노 입자의 크기, 성장 속도 및 모양을 미세 조정할 수 있습니다. 이러한 정밀한 제어는 특정 응용 분야에 맞게 조정된 일관된 나노 입자 구조를 보장합니다.

초음파 보조 합성은 잘 정의된 특성을 가진 나노-은을 생산하기 위한 효과적이고 확장 가능한 친환경 화학 접근 방식으로 두드러지며 연구 및 산업의 다양한 응용 분야에 상당한 이점을 제공합니다.

카라기난을 사용하여 초음파로 나노 실버를 합성하는 또 다른 녹색 방법에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오!

나노 입자 합성의 기존 방법과 녹색 합성 방법의 비교.

초음파 Nano-은 합성 사례 연구

라는 제목의 연구 “은 나노 입자의 꿀 기반 및 초음파 보조 합성과 항균 활성” Oskuee et al. (2016)은 천연 꿀을 환원제 및 안정화제로 사용하여은 나노 입자 (Ag-NP)를 합성하는 간단하고 친환경적인 방법을 탐구합니다. 초음파 조사에서 질산은(AgNO₃)의 환원을 포함하는 이 공정은 은 이온 농도, 꿀 농도 및 초음파 처리 시간을 포함한 다양한 매개변수가 특징입니다. 생성된 Ag-NP는 약 11.8nm의 평균 크기를 가지며 황색포도상구균, 녹농균 및 대장균과 같은 병원성 박테리아에 대한 항균 특성을 나타냅니다.
이 연구는 나노 입자 합성에 꿀을 사용하는 이점을 강조하고 녹색, 저비용 및 무독성 특성을 강조합니다. 저자는 Ag-NPs의 크기와 수율이 은 농도, 꿀 함량 및 초음파 처리 기간과 같은 반응 매개 변수를 조정하여 제어 할 수 있음을 보여줍니다. 합성된 Ag-NP는 특히 대장균 및 황색포도상구균에 대해 효과적인 항균 활성을 갖는 것으로 나타났으며, 최소 억제 농도(MIC)는 약 19.46ppm이었습니다. 이 방법은 상처 치유 및 감염 통제를 포함한 의료 분야에서 Ag-NP에 대한 잠재적인 응용 프로그램을 제시합니다.
자료: 질산은(AgNO₃)을 은 전구체로; 모자를 씌우기/환원제로 꿀; 물
초음파 장치: UP400ST

초음파 합성 프로토콜

콜로이드은 나노 입자를 합성하는 가장 좋은 조건은 다음과 같은 것으로 밝혀졌습니다 : 천연 꿀에 의해 매개되는 초음파로 질산을 환원시킵니다. 간략하게, 꿀(20wt%)을 함유한 질산은 용액(0.3M) 20ml를 주변 조건에서 30분 동안 고강도 초음파 조사에 노출시켰습니다. 초음파는 프로브 형 초음파로 수행되었습니다 UP400S (400W, 24kHz) 반응 용액에 직접 담뱉습니다.

최적의 조건에서 합성된 Ag-NP의 입자 크기 분포; 은 농도(0.3M), 꿀 농도(20wt%) 및 초음파 조사 시간(30분)
연구 및 사진: ©Oskuee et al. 2016

식품 등급의 꿀은 캡핑 / 안정화 및 환원제로 사용되어 수성 핵 형성 용액과 침전 된 나노 입자를 매니폴드 응용 분야에 깨끗하고 안전하게 만듭니다.
초음파 처리 시간이 증가함에 따라은 나노 입자는 작아지고 농도가 향상됩니다.
수성 꿀 용액에서 초음파는은 나노 입자의 형성에 영향을 미치는 핵심 요소입니다. 진폭, 시간 및 연속 대 맥동 초음파와 같은 초음파 매개 변수는 은 나노 입자의 크기와 양을 제어 할 수있는 주요 요소입니다.

은 나노 입자의 초음파 합성 결과

초음파로 촉진된, 꿀 매개 합성 UP400ST 그 결과 평균 입자 크기가 약 11.8nm인 구형은 나노 입자(Ag-NP)가 생성되었습니다. 은 나노 입자의 초음파 합성은 간단하고 빠른 한 냄비 방법입니다. 물과 꿀을 재료로 사용하면 반응이 비용 효율적이고 매우 환경 친화적입니다.
꿀을 환원제 및 캡핑제로 사용하는 초음파 합성 기술은 금, 팔라듐 및 구리와 같은 다른 귀금속으로 확장 될 수 있으며, 이는 의학에서 산업에 이르기까지 다양한 추가 응용 분야를 제공합니다.

최적의 조건에서 합성된 Ag-NP의 TEM 이미지(A) 및 입자 크기 분포(B).

초음파 처리에 의한 핵 형성 및 입자 크기에 미치는 영향

초음파는 요구 사항에 맞는 은 나노 입자와 같은 나노 입자를 생산할 수 있습니다. 초음파 처리의 세 가지 일반적인 옵션은 출력에 중요한 영향을 미칩니다.
초기 초음파 처리 : 과포화 용액에 초음파를 짧게 적용하면 핵의 파종과 형성이 시작될 수 있습니다. 초음파 처리는 초기 단계에서만 적용되기 때문에 후속 결정 성장은 방해받지 않고 진행되어 더 큰 결정을 생성합니다.
지속적인 초음파 처리 : 과포화 용액의 지속적인 조사는 일시 중지되지 않은 초음파가 많은 핵을 생성하여 많은 작은 결정의 성장을 초래하기 때문에 작은 결정을 생성합니다.
펄스 초음파 처리 : 펄스 초음파는 결정된 간격으로 초음파를 적용하는 것을 의미합니다. 정밀하게 제어된 초음파 에너지 입력은 맞춤형 결정 크기를 얻기 위해 결정 성장에 영향을 미칠 수 있습니다.

나노 입자 합성을위한 고성능 초음파기

Hielscher 초음파는 초음파 합성 및 초음파 촉매 작용을 포함한 고급 초음파 화학 응용 분야를 위해 설계된 고출력의 안정적인 초음파 프로세서를 제공합니다. 초음파 혼합 및 분산은 질량 전달을 크게 향상시키고 원자 클러스터의 습윤을 촉진하며 후속 핵 형성을 촉진하여 나노 입자의 효율적인 침전을 유도합니다. 초음파 합성은 고품질 나노 물질을 생산하기 위한 간단하고 비용 효율적이며 생체 적합성, 재현 가능하고 신속하며 안전한 방법으로 인식되고 있습니다.

Hielscher 초음파는 정밀한 제어를 위해 설계되어 나노 물질의 핵 형성 및 성장을위한 최적의 조건을 가능하게합니다. 이 디지털 장치는 지능형 소프트웨어, 컬러 터치 디스플레이 및 안전하고 사용자 친화적인 작동을 위한 직관적인 메뉴를 갖추고 있습니다. 또한 내장 SD 카드에 자동 데이터 기록이 제공되어 원활한 프로세스 문서화를 보장합니다.

실험실 사용을위한 소형 50 와트 핸드 헬드 초음파기에서 견고한 16,000 와트 산업용 시스템에 이르기까지 포괄적 인 시스템을 갖춘 Hielscher는 모든 응용 분야에 이상적인 초음파 솔루션을 제공합니다. 내구성을 위해 설계된 Hielscher 초음파 장비는 까다로운 환경에서도 견고한 조건에서 지속적으로 작동하도록 제작되어 24/7 안정적인 성능을 보장합니다.
아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.