เส้นทาง Sonochemical สีเขียวไปยังอนุภาคนาโนเงิน
อนุภาคนาโนเงิน (AgNPs) มักใช้วัสดุนาโนเนื่องจากมีคุณสมบัติต้านจุลินทรีย์คุณสมบัติทางแสงและการนําไฟฟ้าสูง เส้นทางโซโนเคมีโดยใช้ kappa carrageenan เป็นวิธีการสังเคราะห์ที่ง่ายสะดวกและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสําหรับการเตรียมอนุภาคนาโนเงิน κ-carrageenan ใช้เป็นสารทําให้คงตัวตามธรรมชาติที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในขณะที่อัลตราซาวนด์พลังงานทําหน้าที่เป็นสารลดสีเขียว
การสังเคราะห์อัลตราโซนิกสีเขียวของอนุภาคนาโนเงิน
Elsupikhe et al. (2015) ได้พัฒนาเส้นทางการสังเคราะห์ด้วยอัลตราโซนิกสีเขียวสําหรับการเตรียมอนุภาคนาโนเงิน (AgNPs) Sonochemistry เป็นที่รู้จักกันดีในการส่งเสริมปฏิกิริยาเคมีเปียกจํานวนมาก Sonication ช่วยให้สามารถสังเคราะห์ AgNPs ด้วย κ-carrageenan เป็นความคงตัวตามธรรมชาติ ปฏิกิริยาจะทํางานที่อุณหภูมิห้องและผลิตอนุภาคนาโนเงินที่มีโครงสร้างผลึก fcc โดยไม่มีสิ่งสกปรกใดๆ การกระจายขนาดอนุภาคของ AgNPs อาจได้รับอิทธิพลจากความเข้มข้นของ κ-carrageenan
รูปแบบปฏิสัมพันธ์ระหว่างกลุ่ม Ag-NPs ที่ถูกจํากัดด้วย κ-carrageenan ภายใต้การ sonication [Elsupikhe et al. 2015]
ขั้นตอน
- Ag-NPs ถูกสังเคราะห์โดยการลด AgNO3 ใช้อัลตราโซนิกต่อหน้า κ-carrageenan เพื่อให้ได้ตัวอย่างที่แตกต่างกัน จึงเตรียมสารแขวนลอยห้าชนิด โดยเติม AgNO 0.1 M 10 มล.3 ถึง κ-carrageenan 40 มล. สารละลาย κ-carrageenan ที่ใช้คือ 0.1, 0.15, 0.20, 0.25 และ 0.3 wt% ตามลําดับ
- สารละลายถูกกวนเป็นเวลา 1 ชั่วโมงเพื่อให้ได้ AgNO3/κ-คาราจีแนน.
- จากนั้นตัวอย่างจะถูกสัมผัสกับการฉายรังสีอัลตราโซนิกที่รุนแรง: แอมพลิจูดของอุปกรณ์อัลตราโซนิก ยูพี 400 เอส (400W, 24kHz) ถูกตั้งค่าเป็น 50% Sonication ถูกนําไปใช้เป็นเวลา 90 นาทีที่อุณหภูมิห้อง sonotrode ของโปรเซสเซอร์ของเหลวอัลตราโซนิก ยูพี 400 เอส แช่ลงในสารละลายปฏิกิริยาโดยตรง
- หลังจากการ sonication สารแขวนลอยจะถูกหมุนเหวี่ยงเป็นเวลา 15 นาทีและล้างด้วยน้ํากลั่นสองครั้งสี่ครั้งเพื่อขจัดคราบเงินไอออน อนุภาคนาโนที่ตกตะกอนถูกทําให้แห้งที่อุณหภูมิ 40°C ภายใต้สุญญากาศข้ามคืนเพื่อให้ได้ Ag-NPs
สมการ
- เอ็นเอช2O —การสะท้อนเสียง–> +H + OH
- โอเอ + RH –> R + H2O
- แอกโน3–ไฮโดรไลซิส–> Ag+ + NO3–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
- Ag+ + H –ลด–> Ag°
- Ag+ + H2O —> Ag° + OH + H+
การวิเคราะห์และผลลัพธ์
ในการประเมินผลลัพธ์ตัวอย่างถูกวิเคราะห์โดยการวิเคราะห์สเปกโตรสโกปีที่มองเห็นได้ด้วยรังสียูวีการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์การวิเคราะห์ทางเคมี FT-IR ภาพ TEM และ SEM
จํานวน Ag-NPs เพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของ κ-carrageenan ที่เพิ่มขึ้น การก่อตัวของ Ag/κ-carrageenan ถูกกําหนดโดยสเปกโทรสโกปีที่มองเห็นได้ด้วยรังสียูวี ซึ่งสังเกตเห็นการดูดซึมพลาสมอนสูงสุดบนพื้นผิวที่ 402 ถึง 420 นาโนเมตร การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) แสดงให้เห็นว่า Ag-NPs มีโครงสร้างลูกบาศก์กึ่งกลางใบหน้า สเปกตรัมอินฟราเรดแปลงฟูริเยร์ (FT-IR) บ่งชี้ว่ามี Ag-NPs ใน κ-carrageenan ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) สําหรับความเข้มข้นสูงสุดของ κ-carrageenan แสดงให้เห็นการกระจายของ Ag-NPs ที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยใกล้ 4.21 นาโนเมตร ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) แสดงให้เห็นรูปร่างทรงกลมของ Ag-NPs การวิเคราะห์ SEM แสดงให้เห็นว่าเมื่อความเข้มข้นของ κ-carrageenan เพิ่มขึ้นการเปลี่ยนแปลงในพื้นผิวของ Ag/κ-carrageenan จึงเกิดขึ้นดังนั้น Ag-NP ขนาดเล็กที่มีรูปทรงกลม ได้รับ
ภาพ TEM และการกระจายขนาดที่สอดคล้องกันสําหรับ Ag/κ-carrageenan ที่สังเคราะห์ทางโซโนเคมีที่ความเข้มข้นต่างกันของ κ-carrageenan [0.1%, 0.2% และ 0.3% ตามลําดับ (a, b, c)]
Ag + / κ-carrageenan (ซ้าย) และ Ag / κ-carrageenan (ขวา) Sonication ดําเนินการกับ UP400S เป็นเวลา 90 นาที [Elsupikhe et al. 2015]
ยูพี 400 เอส – อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่ใช้สําหรับการสังเคราะห์อนุภาคนาโน Ag
ภาพ SEM สําหรับ Ag/κ-carrageenan ที่ความเข้มข้นต่างกันของ κ-carrageenan [0.1%, 0.2% และ 0.3% ตามลําดับ (a, b, c)] [Elsupikhe et al. 2015]
วรรณกรรม/อ้างอิง
- เอลซูปิเคอ, แรนดา ฟาวซี; ชาเมลี, คาเมียร์; อาหมัด, แมนซอร์ บี; อิบราฮิม, นอร์ อะโซวา; Zainudin, Norhazlin (2015): การสังเคราะห์โซโนเคมีสีเขียวของอนุภาคนาโนเงินที่ความเข้มข้นที่แตกต่างกันของ κ-carrageenan จดหมายวิจัยระดับนาโน 10. 2015.
ข้อมูลพื้นฐาน
โซโนเคมี
เมื่ออัลตราซาวนด์ทรงพลังถูกนําไปใช้กับปฏิกิริยาเคมีในสารละลาย (สถานะของเหลวหรือสารละลาย) จะให้พลังงานกระตุ้นเฉพาะเนื่องจากปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เรียกว่าโพรงอากาศอะคูสติก โพรงอากาศสร้างแรงเฉือนสูงและสภาวะที่รุนแรงเช่นอุณหภูมิที่สูงมากและอัตราการทําความเย็นความดันและไอพ่นของเหลว แรงที่รุนแรงเหล่านี้สามารถเริ่มต้นปฏิกิริยาและทําลายแรงดึงดูดของโมเลกุลในเฟสของเหลว ปฏิกิริยาจํานวนมากเป็นที่ทราบกันดีว่าได้รับประโยชน์จากการฉายรังสีอัลตราโซนิก เช่น โซโนไลซิส เส้นทาง Sol-Gel, การสังเคราะห์โซโนเคมีของ แพลเลเดียม, น้ํายาง, ไฮดรอกซีอะพาไทต์ และสารอื่น ๆ อีกมากมาย อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ โซโนเคมีที่นี่!
อนุภาคนาโนเงิน
อนุภาคนาโนเงินมีขนาดระหว่าง 1 นาโนเมตรถึง 100 นาโนเมตร ในขณะที่มักถูกอธิบายว่าเป็น 'เงิน’ บางชนิดประกอบด้วยซิลเวอร์ออกไซด์จํานวนมากเนื่องจากอัตราส่วนของอะตอมเงินบนพื้นผิวต่อจํานวนมาก อนุภาคนาโนเงินสามารถปรากฏด้วยโครงสร้างที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วอนุภาคนาโนเงินทรงกลมจะถูกสังเคราะห์ แต่ก็ใช้เพชร แปดเหลี่ยม และแผ่นบางด้วย
อนุภาคนาโนเงินมักถูกนําไปใช้ทางการแพทย์ ซิลเวอร์ไอออนออกฤทธิ์ทางชีวภาพและมีฤทธิ์ต้านจุลชีพและฆ่าเชื้อโรคที่แข็งแกร่ง พื้นที่ผิวที่ใหญ่มากช่วยให้สามารถประสานงานของลิแกนด์จํานวนมากได้ ลักษณะสําคัญอื่นๆ ได้แก่ การนําไฟฟ้าและคุณสมบัติทางแสงที่เป็นเอกลักษณ์
สําหรับคุณสมบัติที่เป็นสื่อกระแสอนุภาคนาโนเงินมักรวมอยู่ในคอมโพสิตพลาสติกอีพ็อกซี่และกาว อนุภาคเงินเพิ่มการนําไฟฟ้า ดังนั้นน้ํายาวางและหมึกพิมพ์จึงมักใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากอนุภาคนาโนเงินรองรับพลาสมอนพื้นผิว AgNPs จึงมีคุณสมบัติทางแสงที่โดดเด่น อนุภาคนาโนเงินพลาสโมนิกใช้สําหรับเซ็นเซอร์ เครื่องตรวจจับ และอุปกรณ์วิเคราะห์ เช่น Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) และ Surface Plasmon Field-enhanced Fluorescence Spectroscopy (SPFS)
คาราจีแนน
คาราจีแนนเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติราคาถูกซึ่งพบได้ในสาหร่ายแดงหลายชนิด คาราจีแนนเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ซัลเฟตเชิงเส้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร เนื่องจากมีคุณสมบัติในการเกิดเจล ข้น และเสถียรภาพ การใช้งานหลักคือผลิตภัณฑ์จากนมและเนื้อสัตว์เนื่องจากมีผลผูกพันกับโปรตีนในอาหารอย่างแข็งแรง คาราจีแนนมีสามสายพันธุ์หลักซึ่งแตกต่างกันในระดับซัลเฟต Kappa-carrageenan มีกลุ่มซัลเฟตหนึ่งกลุ่มต่อไดแซ็กคาไรด์ ไอโอตาคาราจีแนน (ι-คาราจีเนน) มีซัลเฟตสองชนิดต่อไดแซ็กคาไรด์ แลมบ์ดาคาราจีแนน (λ-carrageenen) มีซัลเฟตสามชนิดต่อไดแซ็กคาไรด์
คาราจีแนน Kappa (κ-carrageenan) มีโครงสร้างเชิงเส้นของโพลีแซ็กคาไรด์ซัลเฟตของ D-galactose และ 3,6-anhydro-D-galactose
κ- คาราจีแนนใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น เป็นสารเจลและสําหรับการปรับเปลี่ยนเนื้อสัมผัส สามารถพบเป็นสารเติมแต่งในไอศกรีม, ครีม, คอทเทจชีส, มิลค์เชค, น้ําสลัด, นมข้นหวาน, นมถั่วเหลือง & นมพืชอื่น ๆ และซอสเพื่อเพิ่มความหนืดของผลิตภัณฑ์
นอกจากนี้ κ-carrageenan ยังสามารถพบได้ในผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่อาหาร เช่น สารเพิ่มความข้นในแชมพูและครีมเครื่องสําอาง ในยาสีฟัน (เป็นสารทําให้คงตัวเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบแยกตัว) โฟมดับเพลิง (เป็นสารเพิ่มความข้นเพื่อให้โฟมเหนียว) เจลปรับอากาศ ยาขัดรองเท้า (เพื่อเพิ่มความหนืด) ในเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อตรึงเซลล์ / เอนไซม์ในยา (เป็นสารเพิ่มปริมาณที่ไม่ใช้งานในยา / เม็ด) ในอาหารสัตว์เลี้ยง ฯลฯ