Green Sonochemical Route zu Silver Nanopartikel
Sëlwer Nanopartikel (AgNPs) ginn dacks benotzt Nanomaterialien wéinst hiren antimikrobiellen Eegeschaften, opteschen Eegeschaften an héijer elektrescher Konduktivitéit. De sonochemesche Wee mat Kappa Carrageenan ass eng einfach, praktesch an ëmweltfrëndlech Synthesemethod fir d'Virbereedung vu Sëlwer Nanopartikelen. κ-Carrageenan gëtt als natierlechen ëmweltfrëndleche Stabilisator benotzt, wärend Power Ultraschall als gréng Reduzéierungsmëttel wierkt.
Gréng Ultraschall Synthese vu Sëlwer Nanopartikel
Elsupikhe et al. (2015) hunn eng gréng Ultraschall-assistéiert Syntheseroute fir d'Virbereedung vu Sëlwer Nanopartikelen (AgNPs) entwéckelt. Sonochemie ass bekannt fir vill naass-chemesch Reaktiounen ze förderen. Sonication erlaabt AgNPs mat κ-Carrageenan als natierleche Stabilisator ze synthiséieren. D'Reaktioun leeft bei Raumtemperatur a produzéiert Sëlwer Nanopartikel mat fcc Kristallstruktur ouni Gëftstoffer. D'Partikelgréisst Verdeelung vun den AgNPs kann duerch d'Konzentratioun vu κ-Carrageenan beaflosst ginn.
Schema vun der Interaktioun tëscht den Ag-NPs gelueden Gruppen déi mat κ-Carrageenan ënner Sonikatioun ofgedeckt sinn. [Elsupikhe et al. 2015]
Prozedur
- D'Ag-NPs goufen synthetiséiert duerch d'Reduktioun vun AgNO3 benotzt Ultraschall an der Präsenz vu κ-Carrageenan. Fir verschidde Proben ze kréien, goufen fënnef Suspensioune virbereet, andeems 10 ml 0,1 M AgNO derbäigesat gouf.3 bis 40 ml κ-Carrageenan. D'κ-Carrageenan Léisunge benotzt goufen 0,1, 0,15, 0,20, 0,25, an 0,3 wt%, respektiv.
- D'Léisunge goufe fir 1 Stonn gerührt fir AgNO ze kréien3/κ-carrageenan.
- Duerno goufen d'Proben un intensiv Ultraschallstrahlung ausgesat: D'Amplitude vum Ultraschallapparat UP400S (400W, 24kHz) gouf op 50% gesat. Sonication gouf fir 90min bei Raumtemperatur applizéiert. D'Sonotrode vun den Ultraschallflëssegprozessoren UP400S gouf direkt an d'Reaktiounsléisung taucht.
- No Sonication goufen d'Suspensionen fir 15min centrifugéiert a véiermol mat duebel destilléiert Waasser gewascht fir de Sëlwerionreschter ze entfernen. Déi ausgefällt Nanopartikele goufen iwwer Nuecht bei 40 ° C ënner Vakuum getrocknegt fir d'Ag-NPs ze kréien.
Equatioun
- nH2O —sonication–> +H + OH
- OH + RH –> R + H2O
- AgNo3–hydrolyse–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
- Ag+ + H –Reduktiounen–> Ag°
- Ag+ + H2O —> Ag° + OH + H+
Analyse a Resultater
Fir d'Resultater ze evaluéieren, goufen d'Proben duerch UV-sichtbar spektroskopesch Analyse, Röntgendiffraktioun, FT-IR chemesch Analyse, TEM a SEM Biller analyséiert.
D'Zuel vun Ag-NPs erhéicht mat Erhéijung vun κ-Carrageenan Konzentratioune. D'Bildung vun Ag /κ-Carrageenan gouf duerch UV-sichtbar Spektroskopie festgeluegt, wou d'Uewerflächeplasmon Absorptioun Maximum bei 402 bis 420nm observéiert gouf. D'Röntgen-Diffraktioun (XRD) Analyse huet gewisen datt d'Ag-NPs vun enger Gesiichtszentréiert kubescher Struktur sinn. De Fourier transforméiert Infrarout (FT-IR) Spektrum huet d'Präsenz vun Ag-NPs am κ-Carrageenan uginn. Transmission Elektronenmikroskopie (TEM) Bild fir déi héchst Konzentratioun vu κ-Carrageenan huet d'Verdeelung vun Ag-NPs mat enger duerchschnëttlecher Partikelgréisst no bei 4.21nm gewisen. Scan Elektronenmikroskopie (SEM) Biller illustréiert d'kugelgestalt Form vun den Ag-NPs. D'SEM Analyse weist datt mat der Erhéijung vun der κ-Carrageenan Konzentratioun Ännerungen an der Uewerfläch vum Ag/κ-Carrageenan geschitt sinn, sou datt kleng-Gréisst Ag-NPs mat kugelfërmeg Form kritt goufen.
TEM Biller an entspriechend Gréisst distributions fir sonochemically synthetiséiert Ag / κ-Carrageenan bei verschiddene Konzentratioune vun κ-carrageenan. [0,1%, 0,2% respektiv 0,3% (a, b, c)].
Ag+/κ-Carrageenan (lénks) a sonicated Ag/κ-Carrageenan (riets). Sonication gouf mat der UP400S fir 90min gemaach. [Elsupikhe et al. 2015]
UP400S – den Ultraschallapparat deen fir d'sonochemesch Synthese vun Ag Nanopartikelen benotzt gëtt
SEM Biller fir Ag / κ-Carrageenan bei verschiddene Konzentratioune vu κ-Carrageenan. [0,1%, 0,2% respektiv 0,3% (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]
Literatur / Referenzen
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, Nor Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Gréng sonochemesch Synthese vu Sëlwer Nanopartikele bei ënnerschiddleche Konzentratioune vu κ-Carrageenan. Nanoscale Fuerschung Letters 10. 2015.
Basis Informatiounen
Sonochemie
Wann mächteg Ultraschall op chemesch Reaktiounen an der Léisung applizéiert gëtt (flësseg oder slurry-zoustand), gëtt et spezifesch Aktivéierungsenergie wéinst engem kierperleche Phänomen, bekannt als akustesch Kavitatioun. Kavitation schaaft héich Schéierkraaft an extrem Konditiounen wéi ganz héich Temperaturen a Ofkillungsraten, Drock a Flëssegjets. Dës intensiv Kräfte kënnen Reaktiounen initiéieren an attraktiv Kräfte vu Molekülen an der flësseger Phase zerstéieren. Vill Reaktiounen si bekannt fir vun Ultraschallbestralung ze profitéieren, zB Sonolyse, sol-gel route, sonochemical Synthese vun palladium, latex, Hydroxyapatit a vill aner Substanzen. Liest méi iwwer sonochemistry hei!
Sëlwer Nanopartikel
Sëlwer Nano-Partikel zeechent sech duerch eng Gréisst tëscht 1nm an 100nm. Wärend dacks als "Sëlwer" beschriwwe ginn’ e puer besteet aus engem grousse Prozentsaz vu Sëlweroxid wéinst hirem grousse Verhältnis vun Uewerfläch-zu-Mass Sëlweratome. Sëlwer Nanopartikele kënne mat verschiddene Strukturen optrieden. Am meeschte verbreet sinn sphäresch Sëlwer Nanopartikele synthetiséiert, awer Diamant, octagonal an dënn Blieder ginn och benotzt.
Sëlwer Nanopartikel sinn héich dacks a medizineschen Uwendungen. D'Sëlwerione si bioaktiv an hunn staark antimikrobiellen a germicideschen Effekter. Hir extrem grouss Uewerfläch erlaabt d'Koordinatioun vu ville Liganden. Aner wichteg Charakteristiken sinn Konduktivitéit an eenzegaarteg optesch Eegeschaften.
Fir hir konduktiv Funktiounen, Sëlwer Nanopartikelen, déi dacks a Kompositen, Plastik, Epoxien a Klebstoff agebaut sinn. D'Sëlwerpartikel erhéijen d'elektresch Konduktivitéit; dofir gi Sëlwerpaste an Tënten dacks an der Fabrikatioun vun Elektronik benotzt. Zënter Sëlwer Nanopartikel ënnerstëtzen Uewerflächeplasmonen, hunn AgNPs aussergewéinlech optesch Eegeschaften. Plasmonesch Sëlwer Nanopartikel gi fir Sensoren, Detektoren an analytesch Ausrüstung benotzt wéi Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) an Surface Plasmon Field-enhanced Fluorescence Spectroscopy (SPFS).
carrageenan
Carrageenan ass e bëllegen natierleche Polymer, deen a verschiddenen Arten vu roude Mier fonnt gëtt. Carrageenans si linear sulfatéiert Polysacchariden déi wäit an der Liewensmëttelindustrie benotzt ginn, fir hir Geléierung, Verdickung a Stabiliséierungseigenschaften. Hir Haaptapplikatioun ass a Mëllech- a Fleeschprodukter, wéinst hirer staarker Bindung u Liewensmëttelproteine. Et ginn dräi Haaptvarianten vu Carrageenan, déi sech an hirem Sulphatiounsgrad ënnerscheeden. Kappa-Carrageenan huet eng Sulphatgrupp pro Disaccharid. Iota-Carrageenan (ι-Carrageenen) huet zwee Sulfate pro Disaccharid. Lambda Carrageenan (λ-Carrageenen) huet dräi Sulfate pro Disaccharid.
Kappa Carrageenan (κ-Carrageenan) huet eng linear Struktur vu sulfatéierter Polysaccharid vun D-Galaktose an 3,6-Anhydro-D-Galaktose.
κ-Carrageenan gëtt vill an der Liewensmëttelindustrie benotzt, zB als Geléierungsmëttel a fir Texturmodifikatioun. Et kann als Additiv an Glace, Crème, Gîte rural Kéis, Milkshakes, Zalotdressing, séiss kondenséiert Mëllech, Sojamëllech fonnt ginn & aner Planzmilch, a Saucen fir d'Produktviskositéit ze erhéijen.
Ausserdeem kann κ-Carrageenan an Net-Liewensmëttelprodukter wéi Verdickungsmëttel am Shampoing a kosmetesche Cremes fonnt ginn, an Zahnpasta (als Stabilisator fir d'Bestanddeeler ze trennen ze vermeiden), Feierbekämpfungsschaum (als Verdickungsmëttel fir de Schaum klebrig ze maachen), Loftfrëschungsgelen , Schonglack (fir d'Viskositéit z'erhéijen), an der Biotechnologie fir Zellen/Enzymen ze immobiliséieren, a Medikamenter (als inaktiven Excipient a Pëllen/Tabletten), an Déierefudder asw.