Zelená sonochemická cesta na nanočastice striebra
Strieborné nanočastice (AgNPs) sú často využívané nanomateriály kvôli ich Anti-mikrobiálne vlastnosti, optické vlastnosti a vysokú elektrickú vodivosť. Sonochemical trasu pomocou Kappa karagénanu je jednoduchý, pohodlný a ekologické-šetrné metódy syntézy pre prípravu strieborných nano častíc. κ-karrageenan sa používa ako prírodný eko-šetrné stabilizátor, zatiaľ čo výkon ultrazvuk pôsobí ako zelený redukčné činidlo.
Zelená ultrazvuková syntéza strieborných nanočastíc
Elsupikhe et al. (2015) vyvinuli zelenú Rozpúšťadle-asistovanej syntézy trasu pre prípravu strieborných nanočastíc (AgNPs). Sonochemistry je dobre známe, že podporujú mnoho mokrých-chemických reakcií. Ultrazvukom umožňuje synthsize AgNPs s κ-karrageenan ako prirodzený stabilizátor. Reakcia prebieha pri izbovej teplote a produkuje strieborné nanočastice s FCC kryštálovej štruktúry bez nečistôt. Rozdelenie veľkosti častíc AgNPs môže byť ovplyvnené koncentráciou κ-karrageenan.
Schéma interakcie medzi AG-NPs účtované skupiny, ktoré sú limitované s κ-karrageenan pod ultrazvukom. [Elsupikhe et al. 2015]
Postup
- AG-NPs boli syntetizované znížením AgNO3 použitie ultrazvukom v prítomnosti κ-karrageenan. Na získanie rôznych vzoriek sa pripravili päť suspenzie pridaním 10 mL 0,1 M AgNO3 na 40-mL κ-karrageenan. Používané roztoky κ-carrageenan boli 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 a 0,3 WT%, príslušne.
- Riešenia boli miešané pre 1H získať AgNO3/κ-karrageenan.
- Potom boli vzorky vystavené intenzívnemu ultrazvuku ožiarenia: amplitúda ultrazvukového zariadenia Up400s (400W, 24kHz) bol nastavený na 50%. Sonikácia bola použitá pre 90min pri izbovej teplote. Sonotrode z ultrazvukových kvapalných procesorov Up400s bol ponorený priamo do reakčného roztoku.
- Po ultrazvukom boli suspenzie odstrel po dobu 15min a umyť dvojitým destilovanou vodou štyrikrát na odstránenie zvyškov strieborného iónu. Vyzrážané nanočastice sa sušili pri 40 ° c pod vákuom cez noc, aby sa získali AG-NPs.
Rovnice
- Nh2O —Ultrazvukom–> + H + OH
- OH + RH –> R + H2O
- Agno3–Hydrolýzou–> AG + + nie3–
- R + AG+ —> AG ° + R’ + H+
- Ag+ + H –Zníženia–> AG °
- Ag+ + H2O —> AG ° + OH + H+
Analýza a výsledky
Na vyhodnotenie výsledkov boli vzorky analyzované UV-viditeľná spektroskopická analýza, röntgenová diffrakcia, FT-IR chemická analýza, TEM a SEM obrázky.
Počet AG-NPs sa zvýšil s rastúcou koncentráciou κ-karrageenan. Vznik AG/κ-karrageenan bol stanovený UV-viditeľnou spektroskopiou, kde sa pozorovala maximálna absorpčná plazma pri 402 až 420nm. X-ray diffrakcia (XRD) analýza ukázala, že AG-NPs sú tvárou-stred kubické štruktúry. Fourierova transformácia infračerveného (FT-IR) spektra naznačila prítomnosť AG-NPs v roku κ-karrageenan. Prenosový elektrónový mikroskopický (TEM) obraz pre najvyššiu koncentráciu κ-karrageenan ukázal distribúciu AG-NPs s priemernou veľkosťou častíc v blízkosti 4.21 nm. Scan elektrónové mikroskopie (SEM) obrázky ilustrované sférický tvar AG-NPs. Analýza SEM ukazuje, že pri zvyšovaní koncentrácie κ-karrageenan sa objavili zmeny na povrchu AG/κ-karrageenan, takže malé-veľké AG-NPs s sférickým tvarom boli získané.
TEM obrazy a zodpovedajúce veľkosti distribúcie pre sonochemicky syntetizovaný AG/κ-karrageenan v rôznych koncentráciách κ-karrageenan. [0,1%, 0,2% a 0,3%, respektíve (a, b, c)].
AG +/κ-carrageenan (vľavo) a sonicated AG/κ-carrageenan (vpravo). Sonikácia bola vykonaná s UP400S za 90min. [Elsupikhe et al. 2015]
Up400s – ultrazvukové zariadenie používané na sonochemical syntézu AG nanočastice
SEM obrázky pre AG/κ-carrageenan v rôznych koncentráciách κ-carrageenan. [0,1%, 0,2% a 0,3%, respektíve (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]
Literatúra / Referencie
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, ani Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Zelená sonochemická syntéza strieborných nanočastíc pri rôznych koncentráciách κ-karrageenanu. Nanoscale výskumné listy 10. 2015.
Základné informácie
Sonochemistry
Keď silný ultrazvuk sa aplikuje na chemické reakcie v roztoku (kvapalina alebo kal stave), poskytuje špecifickú aktiváciu energie v dôsledku fyzického javu, známy ako akustické kavitácie. Kavitácia vytvára vysoké šmykové sily a extrémne podmienky, ako sú veľmi vysoké teploty a rýchlosti chladenia, tlaky a tekuté trysky. Tieto intenzívne sily môžu iniciovať reakcie a zničiť atraktívne sily molekúl v kvapalnej fáze. Početné reakcie sú známe, že využívajú ultrazvukové ožarovanie, napr. Sol-Gel trasy, sonochemická syntéza Paládium, Latex, hydroxyapatitu a mnoho ďalších látok. Prečítajte si viac o sonochemistry tu!
Striebro nanočastice
Strieborné nano-častice sú charakterizované veľkosťou medzi 1nm a 100nm. Zatiaľ čo často popisovaný ako "striebro’ niektoré sú zložené z veľkého percenta oxidu strieborného kvôli ich veľkému pomeru povrchových atómov striebra. Strieborné nanočastice sa môžu objaviť s rôznymi štruktúrami. Najčastejšie sú sférické strieborné nanočastice syntetizované, ale používajú sa aj diamantové, osemuholníkové a tenké plechy.
Strieborné nanočastice sú veľmi navštevované v lekárskych aplikáciách. Strieborné ióny sú bioaktívne a majú silné antimikrobiálne a germicídne účinky. Ich extrémne veľká plocha umožňuje koordináciu početných ligandov. Ďalšie dôležité vlastnosti sú vodivosť a unikátne optické vlastnosti.
Pre ich vodivé vlastnosti, strieborné nanočastice často začlenené do kompozitov, plastov, Epoxidy a lepidlá. Strieborné častice zvyšujú elektrickú vodivosť; Preto sa pri výrobe elektroniky často používajú strieborné pasty a atramenty. Vzhľadom k tomu, strieborné nanočastice podporujú povrchové plazmons, AgNPs majú vynikajúce optické vlastnosti. Plasmonické strieborné nanočastice sa používajú na snímače, detektory a analytické zariadenia, ako je povrchová rozšírená Raman spektroskopia (SERS) a povrchové Plasmon Field-rozšírená fluorescenčná spektroskopia (SPFS).
Karagénanu
Carrageenan je lacný prírodný polymér, ktorý sa nachádza v rôznych druhoch červených morských rias. Karrageenány sú lineárne sírené polysacharidy, ktoré sú široko používané v potravinárskom priemysle, pre ich gelling, zahusťovanie a stabilizujúce vlastnosti. Ich hlavnou aplikáciou je v mliečnych výrobkoch a mäsových výrobkov, vzhľadom k ich silnej väzbe na potravinové bielkoviny. Existujú tri hlavné odrody karrageenan, ktoré sa líšia v ich stupni sulfácie. Kappa-karrageenan má jednu skupinu síranu na disacharidy. Iota-karrageenan (ι-carrageenen) má dva sulfáty na disacharidy. Lambda karagénanu (λ-carrageenen) má tri sulfáty na disacharidy.
Kappa karagénanu (κ-karagénanu) má lineárnu štruktúru sulfovaného polysacharidu d-galaktózy a 3, 6-anhydro-D-galaktózy.
κ-karrageenan sa široko používa v potravinárskom priemysle, napríklad ako želírovacie a na modifikáciu textúr. To možno nájsť ako prísada v zmrzlinu, smotana, tvaroh, mliečne koktaily, šalátové dresingy, sladené kondenzované mlieka, sójové mlieko & iné rastlinné mlieka a omáčky na zvýšenie viskozity výrobku.
Okrem toho, κ-karrageenan možno nájsť v non-potravinárskych výrobkov, ako je zahusťovadlo v šampónom a kozmetické krémy, v zubnej pasty (ako stabilizátor, aby sa zabránilo oddeľovanie zložiek), požiarnej bojová pena (ako zahustenie spôsobiť peny, aby sa stal lepkavý), osviežovač vzduchu gély, topánka poľskej (na zvýšenie viskozity), v biotechnológii na imobilizáciu buniek/enzýmov, v liekoch (ako neaktívne pomocné látky v pilulky/tablety), v PET potravín atď.