Grön sonokemisk Route till silvernanopartiklar
Silvernanopartiklar (AgNPs) är ofta används nanomaterial på grund av deras antimikrobiella egenskaper, optiska egenskaper och hög elektrisk konduktivitet. Den sonochemical rutten med kappa karragenan är en enkel, bekväm och miljö vänlig syntes metod för beredning av silver nanopartiklar. κ-karragenan används som en naturlig miljö vänlig stabilisator, medan Power ultraljud fungerar som en grön reducerande agent.
Grön ultraljud syntes av Silvernanopartiklar
Elsupikhe et al. (2015) har utvecklat en grön ultraljud-assisterad syntes väg för beredning av Silvernanopartiklar (AgNPs). Sonochemistry är välkänt för att främja många våt-kemiska reaktioner. Ultraljudsbehandling gör det möjligt att synthsize AgNPs med κ-karrenan som naturliga stabilisator. Reaktionen går i rums temperatur och producerar Silvernanopartiklar med FCC kristall struktur utan några orenheter. Den partikel storleks fördelning av AgNPs kan påverkas av koncentrationen av κ-karrenan.
Schema för interaktion mellan AG-NPs laddade grupper som är täckta med κ-karrageenan under ultraljudsbehandling. [Elsupikhe et al. 2015]
Förfarande
- AG-NPs var syntetiseras genom att minska AgNO3 med hjälp av ultraljud i närvaro av κ-carrageenan. För att erhålla olika prover, fem SUS pensioner bereddes, genom att tillsätta 10 mL 0,1 M AgNO3 till 40-mL κ-carrageenan. De κ-karrenan lösningar som används var 0,1, 0,15, 0,20, 0,25, och 0,3 WT%, respectively.
- Lösningarna rördes för 1H för att få AgNO3/κ-carrageenan.
- Sedan, proverna utsattes för intensiv ultraljud bestrålning: amplituden av ultraljud enheten UP400S (400W, 24kHz) sattes till 50%. Ultraljudsbehandling tillämpades för 90min i rums temperatur. Den sonotrode av ultraljud flytande processorer UP400S direkt in i reaktions lösningen.
- Efter ultraljudsbehandling var SUS pensioner centrifugeras för 15min och tvättas med dubbla destillerat vatten fyra gånger för att ta bort silver Jon rester. De utfällda nanopartiklarna torkades vid 40 ° c under vakuum över natten för att erhålla AG-NPs.
Ekvation
- Nh2den —Ultraljudsbehandling–> + H + OH
- OH + RH –> R + H2den
- Agno3–Hydrolys–> AG + + nej3–
- Mer från R + AG+ —> AG ° + R’ + H+
- Ag+ + H –Minskningar–> AG °
- Ag+ + H2den —> AG ° + OH + H+
Analys och resultat
För att utvärdera resultaten analyserades proverna med UV-synlig spektroskopisk analys, röntgen diffraktion, FT-IR kemisk analys, TEM och SEM-bilder.
Antalet AG-NPs ökade med ökande κ-karrenan koncentrationer. Bildandet av AG/κ-carrageenan bestämdes av UV-synlig spektroskopi där ytan Plasmon absorptionsmaximum observerades vid 402 till 420nm. X-ray diffraktion (XRD) analys visade att AG-NPs är en Face-centrerad kubisk struktur. Fourier Transform infraröd (FT-IR) spektrum indikerade närvaron av AG-NPs i κ-karrenan. Transmission elektronmikroskopi (TEM) bild för den högsta koncentrationen av κ-karrenan visade distributionen av AG-NPs med en genomsnittlig partikel storlek nära 4.21 nm. Scan Electron mikroskopi (SEM) bilder illustrerade sfäriska formen av AG-NPs. SEM-analysen visar att med ökande κ-karrenan koncentration, förändringar i ytan av AG/κ-karrenan inträffade, så att små AG-NPs med sfärisk form erhölls.
TEM bilder och motsvarande storlek fördelningar för sonochemically syntetiserade AG/κ-karrenan vid olika koncentrationer av κ-karrenan. [0,1%, 0,2% och 0,3%, respektive (a, b, c)].
AG +/κ-carrageenan (vänster) och sonicated AG/κ-carrageenan (höger). Ultraljudsbehandling utfördes med UP400S för 90min. [Elsupikhe et al. 2015]
UP400S – ultraljud enhet som används för sonochemical syntesen av AG nanopartiklar
SEM bilder för AG/κ-carrageenan vid olika koncentrationer av κ-karrenan. [0,1%, 0,2% och 0,3%, respektive (a, b, c)]. [Elsupikhe et al. 2015]
Litteratur / Referenser
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Mer från shameli, kamyar; Peter, Vasa Ibrahim, nor Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Grön sonochemical syntes av Silvernanopartiklar vid varierande koncentrationer av κ-karrenan. Nanoskala forskning bokstäver 10. på 2015.
Grundläggande information
sonochemistry
När kraftfullt ultraljud appliceras på kemiska reaktioner i lösning (flytande eller flyt gödsel tillstånd), det ger specifik aktiverings energi på grund av ett fysiskt fenomen, känd som akustisk kavitation. Kavitation skapar hög skjuvning krafter och extrema förhållanden som mycket höga temperaturer och kylande hastigheter, tryck och flytande jets. Dessa intensiva krafter kan initiera reaktioner och förstöra attraktiva krafter av molekyler i vätske fasen. Många reaktioner är kända för att dra nytta av ultraljud bestrålning, t. ex. sonolysis, Sol-gel rutt, sonokemisk syntes av Palladium, Latex, hydroxyapatit och många andra substanser. Läs mer om sonochemistry här!
Silvernanopartiklar
Silver Nano-partiklar kännetecknas av en storlek på mellan 1nm och 100nm. Även om de ofta beskrivs som "Silver’ vissa består av en stor andel av silver oxid på grund av deras stora förhållandet mellan yta-till-bulk silver atomer. Silvernanopartiklar kan dyka upp med olika strukturer. Vanligast är sfäriska Silvernanopartiklar syntetiseras, men diamant, åttkantiga och tunna ark utnyttjas också.
Silvernanopartiklar är välbesökta i medicinska tillämpningar. Silver joner är bioaktiva och har starka antimikrobiella och bakterie död ande effekter. Deras extremt stora yta möjliggör samordning av många ligander. Andra viktiga egenskaper är konduktivitet och unika optiska egenskaper.
För deras ledande funktioner, Silvernanopartiklar ofta ingår i kompositer, plaster, epoxi och lim. De silver partiklarna ökar den elektriska lednings förmågan; Därför silver pastor och bläck används ofta i tillverkningen av elektronik. Eftersom Silvernanopartiklar stöder ytan plasmons, har AgNPs enastående optiska egenskaper. Plasmoniska Silvernanopartiklar används för sensorer, detektorer och analytisk utrustning såsom Ytförstärkt Ramanspektroskopi (SERS) och Ytplasmon Fältförstärkt Fluorescensspektroskopi (SPFS).
Karragenan
Carrageenan är en billig naturlig polymer, som finns i olika arter av röda sjögräs. Carrageenans är linjära sulfaterade polysackarider som används i stor utsträckning inom livsmedels industrin, för deras Gelling, förtjockning, och stabiliserande egenskaper. Deras huvudsakliga ansökan är i mejeri-och kött produkter, på grund av deras starka bindning till mat proteiner. Det finns tre huvudsakliga sorter av carrageenan, som skilja sig åt i deras grad av sulfatering. Kappa-karrinnean har en sulfatgrupp per disackod. Iota-carrageenan (ι-carrageenen) har två sulfater per Disaccharide. Lambda karragenan (λ-carrageenen) har tre sulfater per Disaccharide.
Kappa karragenan (κ-karragenan) har en linjär struktur av sulfaterad polysackanod av d-galaktos och 3, 6-Ana Hydro-D-galaktos.
κ-karragenan används ofta inom livsmedels industrin, e.g. som geleringsmedel och för textur modifiering. Den kan hittas som tillsats i glass, grädde, keso, milkshake, salladsdressing, sötad kondenserad mjölk, sojamjölk & andra vegetabiliska mjölkar och såser för att öka produktens viskositet.
Dessutom, κ-carrageenan kan hittas i icke-livsmedelsprodukter såsom förtjocknings medel i schampo och kosmetiska krämer, i tandkräm (som stabilisator för att förhindra bestånds delar separera), brand bekämpning skum (som förtjocknings medlet att orsaka skum för att bli klibbig), luft fräschare geler, skokräm (för att öka viskositeten), i bio tekniken för att immobilisera celler/enzymer, i läkemedel (som en inaktiv hjälp ämne i piller/tabletter), i sällskaps djur mat etc.