Zaļais Sonochemical ceļš uz sudraba nanodaļiņām
Sudraba nanodaļiņas (AgNPs) bieži tiek izmantotas nanomateriāli to pretmikrobu īpašību, optisko īpašību un augstās elektriskās vadītspējas dēļ. Sonoķīmiskais ceļš, izmantojot kappa karaginānu, ir vienkārša, ērta un videi draudzīga sintēzes metode sudraba nanodaļiņu sagatavošanai. κ-karagināns tiek izmantots kā dabisks videi draudzīgs stabilizators, bet jaudas ultraskaņa darbojas kā zaļš reducētājs.
Sudraba nanodaļiņu zaļā ultraskaņas sintēze
(2015) ir izstrādājuši zaļu ultrasoniski atbalstītu sintēzes ceļu sudraba nanodaļiņu (AgNPs) sagatavošanai. Ir labi zināms, ka Sonochemistry veicina daudzas mitras ķīmiskas reakcijas. Ultraskaņas apstrāde ļauj sintezēt AgNPs ar κ-karaginānu kā dabisku stabilizatoru. Reakcija notiek istabas temperatūrā un rada sudraba nanodaļiņas ar fcc kristāla struktūru bez piemaisījumiem. AgNP daļiņu izmēru sadalījumu var ietekmēt κ-karagināna koncentrācija.
Mijiedarbības shēma starp Ag-NPs uzlādētajām grupām, kas ir ierobežotas ar κ-karaginānu ar ultraskaņu. [Elsupikhe et al. 2015]
Procedūru
- Ag-NPs tika sintezēti, samazinot AgNO3 izmantojot ultrasonication κ-karagināna klātbūtnē. Lai iegūtu dažādus paraugus, tika sagatavotas piecas suspensijas, pievienojot 10 ml 0,1 M AgNO3 līdz 40 ml κ-karagināna. Izmantotie κ-karagināna šķīdumi bija attiecīgi 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 un 0,3 masas%.
- Šķīdumus maisīja 1h, lai iegūtu AgNO3/κ-karagināns.
- Pēc tam paraugi tika pakļauti intensīvai ultraskaņas apstarošanai: Ultraskaņas ierīces amplitūda UP400S (400W, 24kHz) tika iestatīts uz 50%. Ultraskaņas apstrāde tika piemērota 90min istabas temperatūrā. Ultraskaņas šķidruma procesoru sonotrode UP400S tika iegremdēts tieši reakcijas šķīdumā.
- Pēc ultraskaņas apstrādes suspensijas centrifugēja 15 minūtes un četras reizes mazgāja ar dubultu destilētu ūdeni, lai noņemtu sudraba jonu atlikumu. Nogulsnētās nanodaļiņas visu nakti žāvēja vakuumā 40 ° C temperatūrā, lai iegūtu Ag-NPs.
Vienādojums
- Nh2O —Ultraskaņas apstrāde–> +H + OH
- AK + RH –> R + H2O
- AgNo3–Hidrolīze–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
- Ag+ + H –Samazinājumus–> Ag°
- Ag+ + H2O —> Ag° + OH + H+
Analīze un rezultāti
Lai novērtētu rezultātus, paraugi tika analizēti ar UV redzamo spektroskopisko analīzi, rentgenstaru difrakciju, FT-IR ķīmisko analīzi, TEM un SEM attēliem.
Ag-NP skaits palielinājās, palielinoties κ-karagināna koncentrācijai. Ag/κ-karagināna veidošanos noteica ar UV redzamo spektroskopiju, kur virsmas plazmona absorbcijas maksimums tika novērots pie 402 līdz 420nm. Rentgenstaru difrakcijas (XRD) analīze parādīja, ka Ag-NPs ir sejas centrēta kubiskā struktūra. Furjē transformācijas infrasarkanais (FT-IR) spektrs norādīja uz Ag-NPs klātbūtni κ-karaginānā. Transmisijas elektronmikroskopijas (TEM) attēls augstākajai κ-karagināna koncentrācijai parādīja Ag-NPs sadalījumu ar vidējo daļiņu izmēru tuvu 4,21nm. Skenēšanas elektronmikroskopijas (SEM) attēli ilustrēja Ag-NPs sfērisko formu. SEM analīze rāda, ka, palielinoties κ-karagināna koncentrācijai, notika izmaiņas Ag/κ-karagināna virsmā, tā ka maza izmēra Ag-NPs ar sfērisku formu tika iegūti.
TEM attēli un atbilstošais izmēru sadalījums sonoķīmiski sintezētam Ag/κ-karaginānam dažādās κ-karagināna koncentrācijās. [attiecīgi 0,1%, 0,2% un 0,3% (a, b, c)].
Ag+/κ-carrageenan (pa kreisi) un ultraskaņas Ag / κ-carrageenan (pa labi). Ultraskaņas apstrāde tika veikta ar UP400S 90 minūtes. [Elsupikhe et al. 2015]
UP400S – ultraskaņas ierīce, ko izmanto Ag nanodaļiņu sonoķīmiskajai sintēzei
SEM attēli Ag/κ-karaginānam dažādās κ-karagināna koncentrācijās. [attiecīgi 0,1 %, 0,2 % un 0,3 % (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]
Literatūra/Atsauces
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Šameli, Kamjars; Ahmads, Mansors B; Ibrahims, ne Azova; Zainudins, Norhazlin (2015): Sudraba nanodaļiņu zaļā sonoķīmiskā sintēze dažādās κ-karagināna koncentrācijās. Nanomēroga pētniecības vēstules 10. 2015.
Pamatinformācija
Sonochemistry
Ja ķīmiskām reakcijām šķīdumā (šķidrā vai vircas stāvoklī) tiek izmantota spēcīga ultraskaņa, tā nodrošina specifisku aktivācijas enerģiju fiziskas parādības dēļ, kas pazīstama kā akustiskā kavitācija. Kavitācija rada lielus bīdes spēkus un ekstremālus apstākļus, piemēram, ļoti augstu temperatūru un dzesēšanas ātrumu, spiedienu un šķidruma strūklas. Šie intensīvie spēki var ierosināt reakcijas un iznīcināt pievilcīgus molekulu spēkus šķidrajā fāzē. Ir zināms, ka daudzas reakcijas gūst labumu no ultraskaņas apstarošanas, piemēram, sonolīzes, Sol-Gel ceļš, sonoķīmiskā sintēze pallādijs, Lateksa, hidroksiapatīts un daudzas citas vielas. Lasīt vairāk par Sonochemistry šeit!
sudraba nanodaļiņas
Sudraba nanodaļiņām raksturīgs izmērs no 1nm līdz 100nm. Lai gan bieži tiek raksturots kā "sudrabs’ daži no tiem sastāv no liela sudraba oksīda procentuālā daudzuma, jo to virsmas un masas sudraba atomu attiecība ir liela. Sudraba nanodaļiņas var parādīties ar dažādām struktūrām. Visbiežāk tiek sintezētas sfēriskas sudraba nanodaļiņas, bet tiek izmantotas arī dimanta, astoņstūra un plānas loksnes.
Sudraba nanodaļiņas ir ļoti bieži sastopamas medicīnā. Sudraba joni ir bioaktīvi un tiem ir spēcīga pretmikrobu un baktericīda iedarbība. To ārkārtīgi lielais virsmas laukums ļauj koordinēt daudzus ligandus. Citas svarīgas īpašības ir vadītspēja un unikālas optiskās īpašības.
To vadošo īpašību dēļ sudraba nanodaļiņas bieži tiek iekļautas kompozītmateriālos, plastmasās, epoksīdos un līmēs. Sudraba daļiņas palielina elektrisko vadītspēju; Tāpēc elektronikas ražošanā bieži tiek izmantotas sudraba pastas un tintes. Tā kā sudraba nanodaļiņas atbalsta virsmas plazmonus, AgNPs ir izcilas optiskās īpašības. Plazmoniskās sudraba nanodaļiņas tiek izmantotas sensoriem, detektoriem un analītiskajām iekārtām, piemēram, virsmas uzlabotajai Ramana spektroskopijai (SERS) un virsmas plazmona lauka uzlabotajai fluorescences spektroskopijai (SPFS).
Karaginans
Karagināns ir lēts dabīgais polimērs, kas atrodams dažādās sarkano jūras aļģu sugās. Karagināni ir lineāri sulfēti polisaharīdi, kurus plaši izmanto pārtikas rūpniecībā, to recināšanas, sabiezēšanas un stabilizēšanas īpašībām. To galvenais pielietojums ir piena un gaļas produktos, jo tie ir cieši saistīti ar pārtikas olbaltumvielām. Ir trīs galvenās karagināna šķirnes, kas atšķiras pēc sulfācijas pakāpes. Kappa-karaginānam ir viena sulfātu grupa uz vienu disaharīdu. Jota-karaginānam (ι-carrageenen) ir divi sulfāti uz vienu disaharīdu. Lambda karaginānam (λ-carrageenen) ir trīs sulfāti uz vienu disaharīdu.
Kappa karaginānam (κ-karaginānam) ir D-galaktozes un 3,6-anhidro-D-galaktozes sulfāta polisaharīda lineāra struktūra.
κ- karagināns tiek plaši izmantots pārtikas rūpniecībā, piemēram, kā recinātājs un tekstūras modifikācijai. To var atrast kā piedevu saldējumā, krējumā, biezpienā, piena kokteiļos, salātu mērcēs, saldinātos iebiezinātos pienā, sojas pienā & citi augu pieniņi un mērces, lai palielinātu produkta viskozitāti.
Turklāt κ-karaginānu var atrast nepārtikas precēs, piemēram, šampūnu un kosmētisko krēmu biezinātājā, zobu pastā (kā stabilizators, lai novērstu sastāvdaļu atdalīšanos), ugunsdzēsības putās (kā biezinātājs, lai izraisītu putu lipīgumu), gaisa atsvaidzinātāju želejās, apavu pulēšanā (viskozitātes palielināšanai), biotehnoloģijā, lai imobilizētu šūnas / fermentus, farmaceitiskajos līdzekļos (kā neaktīvu palīgvielu tabletēs / tabletēs), lolojumdzīvnieku barībā u.c.