Con đường Sonochemical xanh đến các hạt nano bạc

Các hạt nano bạc (AgNP) thường được sử dụng vật liệu nano do đặc tính kháng khuẩn, đặc tính quang học và độ dẫn điện cao. Con đường sonochemical sử dụng kappa carrageenan là một phương pháp tổng hợp đơn giản, thuận tiện và thân thiện với môi trường để điều chế các hạt nano bạc. κ-carrageenan được sử dụng như một chất ổn định thân thiện với môi trường tự nhiên, trong khi siêu âm công suất hoạt động như một chất khử xanh.

Tổng hợp siêu âm xanh của các hạt nano bạc

Elsupikhe et al. (2015) đã phát triển một lộ trình tổng hợp hỗ trợ siêu âm màu xanh lá cây để điều chế các hạt nano bạc (AgNP). Sonochemistry nổi tiếng là thúc đẩy nhiều phản ứng hóa học ướt. Sonication cho phép tổng hợp AgNP với κ-carrageenan làm chất ổn định tự nhiên. Phản ứng chạy ở nhiệt độ phòng và tạo ra các hạt nano bạc có cấu trúc tinh thể fcc mà không có bất kỳ tạp chất nào. Sự phân bố kích thước hạt của AgNP có thể bị ảnh hưởng bởi nồng độ κ-carrageenan.

Tổng hợp sonochemical màu xanh lá cây của NP bạc. (Nhấp vào để phóng to!)

Sơ đồ tương tác giữa các nhóm tích điện Ag-NP được giới hạn bằng κ-carrageenan dưới siêu âm. [Elsupikhe và cộng sự. 2015]

Thủ tục

₃

UP400S

Sau khi siêu âm, các huyền phù được ly tâm trong 15 phút và rửa bằng nước cất kép bốn lần để loại bỏ cặn ion bạc. Các hạt nano kết tủa được làm khô ở 40 ° C trong chân không qua đêm để thu được Ag-NP.

Phương trình

NH₂O —Sonication–> +H + OH
OH + RH –> R + H₂O
AgNo₃–sự thuỷ phân–> Ag+ + NO₃^–
R + Ag⁺ —> Ag° + R’ + H⁺
Ag⁺ + H –Giảm–> Ag°
Ag⁺ + H₂O —> Ag° + OH + H⁺

Phân tích và kết quả

Để đánh giá kết quả, các mẫu được phân tích bằng phân tích quang phổ nhìn thấy tia cực tím, nhiễu xạ tia X, phân tích hóa học FT-IR, hình ảnh TEM và SEM.
Số lượng Ag-NP tăng lên khi nồng độ κ-carrageenan tăng lên. Sự hình thành Ag / κ-carrageenan được xác định bằng quang phổ nhìn thấy tia cực tím trong đó mức hấp thụ plasmon bề mặt tối đa được quan sát thấy ở 402 đến 420nm. Phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) cho thấy Ag-NP có cấu trúc hình khối tâm mặt. Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) cho thấy sự hiện diện của Ag-NP trong κ-carrageenan. Hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho nồng độ κ-carrageenan cao nhất cho thấy sự phân bố của Ag-NP với kích thước hạt trung bình gần 4,21nm. Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) minh họa hình cầu của Ag-NP. Phân tích SEM cho thấy rằng với nồng độ κ-carrageenan tăng lên, những thay đổi trên bề mặt của Ag / κ-carrageenan đã xảy ra, do đó Ag-NP kích thước nhỏ với hình cầu đã thu được.

Hình ảnh TEM của Ag / κ-carrageenan tổng hợp siêu âm. (Bấm để phóng to!)

Hình ảnh TEM và phân bố kích thước tương ứng cho Ag / κ-carrageenan tổng hợp sono hóa học ở các nồng độ κ-carrageenan khác nhau. [0,1%, 0,2% và 0,3% tương ứng (a, b, c)].

Tổng hợp siêu âm các hạt nano bạc (AgNPs) bằng máy siêu âm UP400S

Ag + / κ-carrageenan (trái) và Ag / κ-carrageenan được siêu âm (phải). Sonication được thực hiện với UP400S trong 90 phút. [Elsupikhe et al. 2015]

Máy đồng nhất siêu âm UP400S (Bấm để phóng to!)

UP400S – thiết bị siêu âm được sử dụng để tổng hợp siêu âm hóa các hạt nano Ag

Hình ảnh SEM của các hạt nano bạc tổng hợp siêu âm (Nhấp để phóng to!)

Hình ảnh SEM cho Ag / κ-carrageenan ở các nồng độ khác nhau của κ-carrageenan. [0,1%, 0,2% và 0,3% tương ứng (a, b, c)]. [Elsupikhe và cộng sự 2015]

Văn học/Tài liệu tham khảo

Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, Nor Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Tổng hợp siêu âm màu xanh lá cây của các hạt nano bạc ở các nồng độ κ-carrageenan khác nhau. Thư nghiên cứu quy mô nano 10. 2015.

Chủ đề liên quan

Thông tin cơ bản

Sonochemistry

Khi siêu âm mạnh được áp dụng cho các phản ứng hóa học trong dung dịch (trạng thái lỏng hoặc bùn), nó cung cấp năng lượng hoạt hóa cụ thể do một hiện tượng vật lý, được gọi là xâm thực âm thanh. Cavitation tạo ra lực cắt cao và các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ và tốc độ làm mát rất cao, áp suất và tia chất lỏng. Những lực mạnh này có thể bắt đầu phản ứng và phá hủy lực hấp dẫn của các phân tử trong pha lỏng. Nhiều phản ứng được biết là có lợi từ chiếu xạ siêu âm, ví dụ như siêu âm, Tuyến Sol-Gel, tổng hợp siêu âm hóa của palađi, cao su, hydroxyapatit và nhiều chất khác. Đọc thêm về sonochemistry ở đây!

hạt nano bạc

Các hạt nano bạc được đặc trưng bởi kích thước từ 1nm đến 100nm. Mặc dù thường được mô tả là 'bạc’ Một số bao gồm một tỷ lệ lớn oxit bạc do tỷ lệ lớn của các nguyên tử bạc bề mặt trên khối lượng lớn. Các hạt nano bạc có thể xuất hiện với các cấu trúc khác nhau. Thông thường nhất, các hạt nano bạc hình cầu được tổng hợp, nhưng các tấm kim cương, hình bát giác và mỏng cũng được sử dụng.
Các hạt nano bạc rất thường xuyên trong các ứng dụng y tế. Các ion bạc có hoạt tính sinh học và có tác dụng kháng khuẩn và diệt khuẩn mạnh. Diện tích bề mặt cực lớn của chúng cho phép phối hợp nhiều phối tử. Các đặc điểm quan trọng khác là độ dẫn điện và tính chất quang học độc đáo.
Đối với các tính năng dẫn điện của chúng, các hạt nano bạc thường được kết hợp trong vật liệu tổng hợp, nhựa, epoxy và chất kết dính. Các hạt bạc làm tăng độ dẫn điện; Do đó, bột nhão và mực bạc thường được sử dụng trong sản xuất thiết bị điện tử. Vì các hạt nano bạc hỗ trợ plasmon bề mặt, AgNP có đặc tính quang học vượt trội. Các hạt nano bạc plasmonic được sử dụng cho các cảm biến, máy dò và thiết bị phân tích như Quang phổ Raman tăng cường bề mặt (SERS) và Quang phổ huỳnh quang tăng cường trường Plasmon bề mặt (SPFS).

Carrageenan

Carrageenan là một loại polyme tự nhiên rẻ tiền, được tìm thấy trong nhiều loài rong biển đỏ khác nhau. Carrageenans là polysaccharide sunfat tuyến tính được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, vì đặc tính tạo gel, làm đặc và ổn định của chúng. Ứng dụng chính của chúng là trong các sản phẩm từ sữa và thịt, do liên kết mạnh mẽ với protein thực phẩm. Có ba giống carrageenan chính, khác nhau về mức độ sunfat hóa của chúng. Kappa-carrageenan có một nhóm sunfat trên mỗi disaccharide. Iota-carrageenan (ι-carrageenen) có hai sunfat trên mỗi disaccharide. Lambda carrageenan (λ-carrageenen) có ba sunfat trên mỗi disaccharide.
Kappa carrageenan (κ-carrageenan) có cấu trúc tuyến tính của polysaccharide sunfat của D-galactose và 3,6-anhydro-D-galactose.
κ- Carrageenan được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, ví dụ như chất tạo gel và để sửa đổi kết cấu. Nó có thể được tìm thấy dưới dạng phụ gia trong kem, kem, pho mát, sữa lắc, nước xốt salad, sữa đặc có đường, sữa đậu nành & các loại sữa thực vật khác và nước sốt để tăng độ nhớt của sản phẩm.
Hơn nữa, κ-carrageenan có thể được tìm thấy trong các sản phẩm phi thực phẩm như chất làm đặc trong dầu gội đầu và kem mỹ phẩm, trong kem đánh răng (làm chất ổn định để ngăn các thành phần tách ra), bọt chữa cháy (làm chất làm đặc để làm cho bọt trở nên dính), gel làm mát không khí, sơn giày (để tăng độ nhớt), trong công nghệ sinh học để cố định tế bào / enzyme, trong dược phẩm (như một tá dược không hoạt động trong thuốc viên / viên nén), trong thức ăn cho vật nuôi, v.v.