Nano-Gümüşün Bal ve Ultrasonik ile Sentezlenmesi

Nano-gümüş, tıpta ve malzeme biliminde malzemeleri güçlendirmek için anti-bakteriyel özellikleri nedeniyle kullanılır. Ultrasonication, sudaki küresel gümüş nanopartiküllerin hızlı, etkili, güvenli ve çevre dostu bir sentezine izin verir. Ultrasonik nanopartikül sentezi, küçükten büyüğe kolayca ölçeklendirilebilir.

Kolloidal Nano-Gümüşün Ultrasonik Destekli Sentezi

Ultrasonik ışınlama altında sentetik reaksiyonlar olan sonokimyasal sentez, gümüş, altın, manyetit gibi nanopartiküller üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Hidroksiapatit, klorokin, perovskit, kauçuk ve diğer birçok nano malzeme.

Ultrasonik Islak-Kimyasal Sentez

Gümüş nano parçacıklar için, ultrasonik destekli birkaç sentez yolu bilinmektedir. Aşağıda, indirgeyici ve ligand kapatma ajanları olarak bal kullanan bir ultrasonik sentez yolu sunulmaktadır. Glikoz ve fruktoz gibi bal bileşenleri, sentez sürecinde hem kapatma hem de indirgeme maddesi olarak rolünden sorumludur.
Nanopartikül sentezi için en yaygın yöntemler gibi, ultrasonik nano-gümüş sentezi de ıslak kimya kategorisine girer. Ultrasonikasyon, bir çözelti içinde gümüş nano parçacıkların çekirdeklenmesini teşvik eder. Ultrasonik olarak teşvik edilen çekirdeklenme, bir gümüş öncüsü (gümüş iyon kompleksi), örneğin gümüş nitrat (AgNO₃) veya gümüş perklorat (AgClO₄), bal gibi bir indirgeyici ajanın varlığında kolloidal gümüşe indirgenir. Çözeltideki gümüş iyonlarının konsantrasyonunun yeterince artması şartıyla, çözünmüş metalik gümüş iyonları birbirine bağlanır ve kararlı bir yüzey oluşturur. Gümüş iyonları kümesi hala küçük olduğunda, negatif enerji dengesi nedeniyle enerjisel olarak elverişsiz bir durumdur. Negatif enerji dengesi, çözünmüş gümüş parçacıklarının konsantrasyonunun azaltılmasıyla elde edilen enerjinin, yeni bir yüzey oluşturarak harcanan enerjiden daha düşük olması nedeniyle oluşur.
Küme kritik yarıçapa ulaştığında, bu da enerjisel olarak elverişli hale geldiği noktadır, büyümeye devam edecek kadar kararlıdır. Büyüme aşaması sırasında, daha fazla gümüş atomu çözelti boyunca yayılır ve yüzeye yapışır. Çözünmüş atomik gümüşün konsantrasyonu belirli bir noktaya düştüğünde, çekirdeklenme eşiğine ulaşılır, böylece atomlar kararlı bir çekirdek oluşturmak için birbirine daha uzun süre bağlanamaz. Bu çekirdeklenme eşiğinde, yeni nanopartiküllerin büyümesi durur ve kalan çözünmüş gümüş, çözelti içindeki büyüyen nanopartiküllere difüzyon yoluyla emilir.
Sonikasyon, kütle transferini, yani kümelerin ıslanmasını teşvik eder, bu da daha hızlı bir çekirdeklenme ile sonuçlanır. Hassas bir şekilde kontrol edilen sonikasyon ile, nano parçacık yapılarının büyüme hızı, boyutu ve şekli belirlenebilir.
İrlanda yosunu kullanarak nano-gümüşü ultrasonik olarak sentezlemek için başka bir yeşil yöntem hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın!

Nanopartikül sentezinde kullanılan konvansiyonel yöntemler ile yeşil sentez yöntemlerinin karşılaştırılması.

Ultrasonik Nano-Gümüş Sentezi Vaka Çalışması

Malzeme: gümüş nitrat (AgNO₃) gümüş öncüsü olarak; kapatma / indirgeme maddesi olarak bal; Su
Ultrasonik cihaz: UP400St

Ultrasonik Sentez Protokolü

Kolloidal gümüş nanopartikülleri sentezlemek için en iyi koşullar aşağıdaki gibi bulunmuştur: Doğal balın aracılık ettiği ultrasonikasyon altında gümüş nitratın azaltılması. Kısaca bal (ağırlıkça ) içeren 20 ml gümüş nitrat çözeltisi (0.3 M) 30 dakika süreyle ortam koşullarında yüksek yoğunluklu ultrason ışınlamasına maruz bırakılmıştır. Ultrasonikasyon bir prob tipi ultrasonicator ile gerçekleştirildi UP400S (400W, 24 kHz) doğrudan reaksiyon çözeltisine daldırılır.

Optimum koşullarda sentezlenen Ag-NP'lerin partikül boyutu dağılımı; gümüş konsantrasyonları (0,3 M), bal konsantrasyonları (ağırlıkça ) ve ultrasonik ışınlama süresi (30 dk)
resim kaynağı: Oskuee ve ark. 2016

Gıda sınıfı bal, sulu çekirdeklenme çözeltisini ve çökelmiş nanopartikülleri manifold uygulamaları için temiz ve güvenli hale getiren kapatma / stabilize etme ve indirgeme maddesi olarak kullanılır.
Ultrasonikasyon süresi arttıkça, gümüş nanopartiküller küçülür ve konsantrasyonları artar.
Sulu bal çözeltisinde, ultrasonikasyon gümüş nano parçacıkların oluşumunu etkileyen önemli bir faktördür. Genlik, zaman ve sürekli vs titreşimli ultrason gibi sonikasyon parametreleri, gümüş nano parçacıkların boyutunu ve miktarını kontrol etmeye izin veren önemli faktörlerdir.

Gümüş Nanopartiküllerin Ultrasonik Sentezinin Sonucu

Ultrasonik olarak teşvik edilen, bal aracılı sentez ile UP400St ortalama parçacık boyutu yaklaşık 11.8 nm olan küresel gümüş nano parçacıklar (Ag-NP'ler) ile sonuçlandı. Gümüş nano parçacıkların ultrasonik sentezi, basit ve hızlı bir tek kap yöntemidir. Malzeme olarak su ve balın kullanılması, reaksiyonu uygun maliyetli ve son derece çevre dostu hale getirir.
Balın indirgeme ve kapatma maddesi olarak kullanılması için sunulan ultrasonik sentez tekniği, tıptan endüstriye çeşitli ek uygulamalar sunan altın, paladyum ve bakır gibi diğer soy metallere genişletilebilir.

Optimum koşullarda sentezlenen Ag-NP'lerin TEM görüntüsü (A) ve parçacık boyutu dağılımı (B).

Sonikasyon ile Çekirdeklenme ve Parçacık Boyutunu Etkileme

Ultrason, gereksinimlere göre uyarlanmış gümüş nano parçacıklar gibi nano parçacıkların üretilmesini sağlar. Üç genel sonikasyon seçeneğinin çıktı üzerinde önemli etkileri vardır:
İlk Sonikasyon: Ultrason dalgalarının aşırı doymuş bir çözeltiye kısa süreli uygulanması, çekirdeklerin tohumlanmasını ve oluşumunu başlatabilir. Sonikasyon sadece ilk aşamada uygulandığından, sonraki kristal büyümesi engellenmeden ilerler ve daha büyük kristallerle sonuçlanır.
Sürekli Sonication: Aşırı doymuş çözeltinin sürekli ışınlanması küçük kristallerle sonuçlanır, çünkü duraklatılmamış ultrasonikasyon çok sayıda çekirdek oluşturur ve bu da birçok küçük kristalin büyümesine neden olur.
Darbeli Sonikasyon: Darbeli ultrason, ultrasonun belirlenen aralıklarla uygulanması anlamına gelir. Hassas bir şekilde kontrol edilen bir ultrasonik enerji girişi, özel bir kristal boyutu elde etmek için kristal büyümesini etkilemeye izin verir.

Sentez için Yüksek Performanslı Ultrasonikatörler

Hielscher Ultrasonics, sono-sentez ve sono-kataliz dahil olmak üzere sonokimyasal uygulamalar için güçlü ve güvenilir ultrasonik işlemciler sağlar. Ultrasonik karıştırma ve dağıtma, kütle transferini arttırır ve nano parçacıkları çökeltmek için atom kümelerinin ıslanmasını ve ardından çekirdeklenmesini teşvik eder. Nano parçacıkların ultrasonik sentezi basit, uygun maliyetli, biyouyumlu, tekrarlanabilir, hızlı ve güvenli bir yöntemdir.
Hielscher Ultrasonics, nano malzemelerin çekirdeklenmesi ve çökelmesi için güçlü ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir ultrasonik işlemciler sağlar. Tüm dijital cihazlar, akıllı yazılım, renkli dokunmatik ekran, dahili SD karta otomatik veri kaydı ile donatılmıştır ve kullanıcı dostu ve güvenli çalışma için sezgisel bir menüye sahiptir.
Laboratuvar için 50 watt el tipi ultrasonicators'tan 16.000 watt güçlü endüstriyel ultrasonik sistemlere kadar tüm güç aralığını kapsayan Hielscher, uygulamanız için ideal ultrasonik kuruluma sahiptir. Hielscher'ın ultrasonik ekipmanının sağlamlığı, ağır hizmet ve zorlu ortamlarda 7/24 çalışmaya izin verir.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: