Zelena sonokemična pot do nanodelcev srebra
Nanodelci srebra (AgNP) so pogosto uporabljeni nanomateriali zaradi svojih protimikrobnih lastnosti, optičnih lastnosti in visoke električne prevodnosti. Sonokemična pot z uporabo kappa karagenana je preprosta, priročna in okolju prijazna metoda sinteze za pripravo nano delcev srebra. κ-karagenan se uporablja kot naravni okolju prijazen stabilizator, medtem ko močni ultrazvok deluje kot zeleno redukcijsko sredstvo.
Zelena ultrazvočna sinteza nanodelcev srebra
(2015) so razvili zeleno ultrazvočno podprto sintezno pot za pripravo nanodelcev srebra (AgNP). Znano je, da sonokemija spodbuja številne mokro-kemične reakcije. Sonication omogoča sintezo AgNP z κ-karagenanom kot naravnim stabilizatorjem. Reakcija poteka pri sobni temperaturi in proizvaja nanodelce srebra s kristalno strukturo fcc brez nečistoč. Na porazdelitev velikosti delcev AgNP lahko vpliva koncentracija κ-karagenana.
Shema interakcije med skupinami nabitih Ag-NP, ki so omejene z κ-karagenanom pod ultrazvočnim razbijanjem. [Elsupikhe et al. 2015]
Procedura
- Ag-NP so bili sintetizirani z zmanjšanjem AgNO3 z uporabo ultrazvoka v prisotnosti κ-karagenana. Za pridobitev različnih vzorcev je bilo pripravljenih pet suspenzij z dodajanjem 10 ml 0,1 M AgNO3 do 40 ml κ-karagenana. Uporabljene raztopine κ-karagenana so bile 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 in 0,3 % mas.
- Raztopine smo mešali 1 uro, da smo dobili AgNO3/κ-karagenan.
- Nato so bili vzorci izpostavljeni intenzivnemu ultrazvočnemu obsevanju: amplituda ultrazvočne naprave UP400S (400 W, 24 kHz) je bil nastavljen na 50 %. Sonikacija je bila uporabljena 90 minut pri sobni temperaturi. Sonotroda ultrazvočnih tekočih procesorjev UP400S je bila potopljena neposredno v reakcijsko raztopino.
- Po ultrazvočnem razbijanju so suspenzije centrifugirali 15 minut in štirikrat sprali z dvojno destilirano vodo, da so odstranili ostanek srebrovih ionov. Oborjeni nanodelci so bili čez noč posušeni pri 40 ° C v vakuumu, da bi dobili Ag-NP.
Enačba
- Nh2O —ultrazvočno razbijanje–> +H + OH
- OH + RH –> R + H2O
- AgNo3–hidroliza–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
- Ag+ + H –Zmanjšanje–> Ag°
- Ag+ + H2O —> Ag° + OH + H+
Analiza in rezultati
Za oceno rezultatov so bili vzorci analizirani z UV-vidno spektroskopsko analizo, rentgensko difrakcijo, FT-IR kemijsko analizo, TEM in SEM slikami.
Število Ag-NP se je povečalo z naraščanjem koncentracij κ-karagenana. Tvorba Ag / κ-karagenana je bila določena z UV-vidno spektroskopijo, kjer so opazili maksimum absorpcije površinskega plazmona pri 402 do 420 nm. Analiza rentgenske difrakcije (XRD) je pokazala, da so Ag-NP kubične strukture, osredotočene na obraz. Infrardeči spekter Fourierjeve transformacije (FT-IR) je pokazal prisotnost Ag-NP v κ-karagenanu. Slika transmisijske elektronske mikroskopije (TEM) za najvišjo koncentracijo κ-karagenana je pokazala porazdelitev Ag-NP s povprečno velikostjo delcev blizu 4,21 nm. Slike skenirane elektronske mikroskopije (SEM) so ponazorile sferično obliko Ag-NP. Analiza SEM kaže, da je z naraščajočo koncentracijo κ-karagenana prišlo do sprememb na površini Ag/κ-karagenana, tako da majhni Ag-NP s sferično obliko so bili pridobljeni.
TEM posnetki in ustrezne porazdelitve velikosti za sonokemično sintetizirani Ag/κ-karagenan pri različnih koncentracijah κ-karagenana. [0,1 %, 0,2 % in 0,3 % (a, b, c)].
Ag+/κ-karagenan (levo) in ultrazvočni Ag/κ-karagenan (desno). Sonication je bil izveden z UP400S za 90 minut. [Elsupikhe et al. 2015]
UP400S – ultrazvočna naprava, ki se uporablja za sonokemično sintezo Ag nanodelcev
SEM posnetki za Ag/κ-karagenan pri različnih koncentracijah κ-karagenana. [0,1 %, 0,2 % in 0,3 % (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]
Literatura/Reference
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, niti Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Zelena sonokemična sinteza nanodelcev srebra pri različnih koncentracijah κ-karagenana. Raziskovalna pisma v nanomerilu 10. 2015.
Osnovne informacije
Sonokemija
Ko se močan ultrazvok uporablja za kemijske reakcije v raztopini (tekoče ali gnojevka), zagotavlja specifično aktivacijsko energijo zaradi fizikalnega pojava, znanega kot akustična kavitacija. Kavitacija ustvarja visoke strižne sile in ekstremne pogoje, kot so zelo visoke temperature in hitrosti hlajenja, tlaki in curki tekočine. Te intenzivne sile lahko sprožijo reakcije in uničijo privlačne sile molekul v tekoči fazi. Znano je, da imajo številne reakcije koristi od ultrazvočnega obsevanja, npr. pot sol-gel, sonokemična sinteza paladij, kavčuk, hidroksiapatit in številne druge snovi. Preberi več o Sonokemija tukaj!
nanodelci srebra
Za nanodelce srebra je značilna velikost med 1 nm in 100 nm. Čeprav ga pogosto opisujejo kot "srebro"’ Nekateri so sestavljeni iz velikega odstotka srebrovega oksida zaradi velikega razmerja med površinskimi in razsutimi atomi srebra. Nanodelci srebra se lahko pojavijo z različnimi strukturami. Najpogosteje se sintetizirajo sferični nanodelci srebra, uporabljajo pa se tudi diamantni, osmerokotni in tanki listi.
Nanodelci srebra so zelo pogosti v medicinskih aplikacijah. Srebrovi ioni so bioaktivni in imajo močne protimikrobne in baktericidne učinke. Njihova izjemno velika površina omogoča koordinacijo številnih ligandov. Druge pomembne lastnosti so prevodnost in edinstvene optične lastnosti.
Zaradi svojih prevodnih lastnosti so nanodelci srebra pogosto vključeni v kompozite, plastiko, epokside in lepila. Delci srebra povečajo električno prevodnost; Zato se srebrne paste in črnila pogosto uporabljajo pri proizvodnji elektronike. Ker nanodelci srebra podpirajo površinske plazmone, imajo AgNP izjemne optične lastnosti. Nanodelci plazmonskega srebra se uporabljajo za senzorje, detektorje in analitično opremo, kot sta površinsko izboljšana Ramanova spektroskopija (SERS) in fluorescenčna spektroskopija s površinskim plazmonom (SPFS).
karagenan
Karagenan je poceni naravni polimer, ki ga najdemo v različnih vrstah rdečih morskih alg. Karagenani so linearni sulfatni polisaharidi, ki se pogosto uporabljajo v živilski industriji zaradi svojih želirnih, zgoščevalnih in stabilizacijskih lastnosti. Njihova glavna uporaba je v mlečnih in mesnih izdelkih zaradi močne vezave na beljakovine v hrani. Obstajajo tri glavne sorte karagenana, ki se razlikujejo po stopnji sulfacije. Kappa-karagenan ima eno sulfatno skupino na disaharid. Jota-karagenan (ι-karagenen) ima dva sulfata na disaharid. Lambda karagenan (λ-karagenen) ima tri sulfate na disaharid.
Kappa karagenan (κ-karagenan) ima linearno strukturo sulfatnega polisaharida D-galaktoze in 3,6-anhidro-D-galaktoze.
κ-karagenan se pogosto uporablja v živilski industriji, npr. kot želirno sredstvo in za spreminjanje teksture. Najdemo ga kot dodatek v sladoledu, smetani, skuti, mlečnih napitkih, solatnih prelivih, sladkanem kondenziranem mleku, sojinem mleku & druga rastlinska mleka in omake za povečanje viskoznosti izdelka.
Poleg tega je κ-karagenan mogoče najti v neživilskih izdelkih, kot so zgoščevalec v šamponih in kozmetičnih kremah, v zobni pasti (kot stabilizator za preprečevanje ločevanja sestavin), pena za gašenje požara (kot zgoščevalec, ki povzroči, da pena postane lepljiva), geli za osvežilce zraka, lak za čevlje (za povečanje viskoznosti), v biotehnologiji za imobilizacijo celic/encimov, v farmacevtskih izdelkih (kot neaktivna pomožna snov v tabletah/tabletah), v hrani za hišne živali itd.