Nano-bạc được sử dụng cho các tính chất chống vi khuẩn của nó để củng cố các vật liệu trong y học và vật liệu. Ultrasonication cho phép một nhanh chóng, hiệu quả, an toàn, và thân thiện với môi trường tổng hợp các hạt nano bạc hình cầu trong nước. Tổng hợp hạt nano siêu âm có thể dễ dàng thu nhỏ từ sản xuất nhỏ đến lớn.

Ultrasonically hỗ trợ tổng hợp của keo nano bạc

Tổng hợp sonochemical, là phản ứng đồng bộ dưới bức xạ siêu âm, được sử dụng rộng rãi để sản xuất các hạt nano như bạc, vàng, magnetit, hydroxyapatite, Chloroquine, Perovskit, Cao su và nhiều vật liệu nano khác.

Siêu âm tổng hợp ướt-hóa học

Đối với các hạt nano bạc, một số tuyến tổng hợp hỗ trợ ultrasonically được biết đến. Dưới đây, một tuyến đường tổng hợp siêu âm sử dụng mật ong như giảm và các tác nhân đóng nắp, được trình bày. Mật ong các thành phần như glucose và fructose có trách nhiệm cho vai trò của nó như là cả hai suất và giảm tác nhân trong quá trình tổng hợp.
Giống như hầu hết các phương pháp phổ biến nhất cho tổng hợp hạt nano, tổng hợp nano-bạc siêu âm thuộc thể loại hóa học ướt, quá. Ultrasonication thúc đẩy sự tạo mầm của các hạt nano bạc trong một giải pháp. Sự tạo mầm ultrasonically thúc đẩy xảy ra khi một tiền thân bạc (phức hợp ion bạc), ví dụ như bạc nitrat (AgNO₃) hoặc perclorat bạc (agclo₄), được giảm xuống bạc chất keo trong sự hiện diện của một tác nhân giảm, chẳng hạn như mật ong. Trong điều kiện là nồng độ của các ion bạc trong dung lượng tăng đủ, các ion bạc hòa tan liên kết với nhau và tạo thành một bề mặt ổn định. Khi cụm ion bạc vẫn còn nhỏ, nó là một tình trạng hăng hái không thuận lợi do sự cân bằng năng lượng tiêu cực. Sự cân bằng năng lượng tiêu cực xảy ra kể từ năng lượng đạt được bằng cách giảm nồng độ của các hạt bạc hòa tan là thấp hơn năng lượng chi tiêu bằng cách tạo ra một bề mặt mới.
Khi cụm đạt đến bán kính quan trọng, đó là điểm khi nó trở nên hăng hái thuận lợi, nó đủ ổn định để tiếp tục phát triển. Trong giai đoạn tăng trưởng, nhiều nguyên tử bạc khuếch tán qua dung tích và gắn vào bề mặt. Khi nồng độ bạc nguyên tử hòa tan giảm đến một điểm nhất định, ngưỡng tạo mầm được đạt đến để các nguyên tử không thể liên kết lâu hơn với nhau để tạo thành một hạt nhân ổn định. Tại ngưỡng mầm này, sự tăng trưởng của các hạt nano mới ngừng, và bạc hòa tan còn lại được hấp thụ bởi sự khuếch tán vào các hạt nano đang phát triển trong dung lượng.
Sonication thúc đẩy việc chuyển giao khối lượng, tức là làm ướt của các cụm, mà kết quả trong một mầm nhanh hơn. Bằng cách kiểm soát chính xác sonication, tốc độ tăng trưởng, kích thước, và hình dạng của các cấu trúc Nano-hạt có thể được xác định.
Click vào đây để đọc thêm về một phương pháp màu xanh lá cây để tổng hợp ultrasonically nano-bạc bằng cách sử dụng carrageenan!

So sánh các phương pháp thông thường và các phương pháp tổng hợp xanh của tổng hợp hạt nano.

Nghiên cứu tình huống của siêu âm nano-bạc tổng hợp

Vật liệu: Bạc nitrat (AgNO₃) là tiền thân của bạc; mật ong như đóng nắp/tác nhân giảm; Nước
Thiết bị siêu âm: UP400St

Giao thức tổng hợp siêu âm

Điều kiện tốt nhất để tổng hợp các hạt nano bạc keo đã được tìm thấy là như sau: giảm nitrat bạc dưới ultrasonication trung gian của mật ong tự nhiên. Một thời gian ngắn, 20 ml dung giải nitrat bạc (0,3 M) chứa mật ong (20 wt%) được tiếp xúc với siêu âm chiếu xạ cường độ cao trong điều kiện môi trường xung quanh trong 30 phút. Ultrasonication được thực hiện với một ultrasonicator loại đầu dò UP400S (400W, 24 kHz) đắm mình trực tiếp vào dung giải phản ứng.

Phân bố kích thước hạt của AG-NPs tổng hợp trong điều kiện tối ưu; nồng độ bạc (0,3 M), nồng độ mật ong (20 wt%), và thời gian chiếu xạ siêu âm (30 phút)
nguồn hình ảnh: Oskuee et al. 2016

Mật ong cấp thực phẩm được sử dụng làm nắp/ổn định và giảm tác nhân, làm cho dung dịch tạo mầm nước và các hạt nano kết tủa sạch và an toàn cho các ứng dụng đa dạng.
Khi thời gian ultrasonication tăng, các hạt nano bạc trở nên nhỏ hơn và nồng độ của chúng được tăng cường.
Trong dung dịch mật ong nước, ultrasonication là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự hình thành các hạt nano bạc. Các thông số Sonication như biên độ, thời gian và siêu âm Pulsating vs liên tục là những yếu tố chính cho phép kiểm soát kích thước và số lượng các hạt nano bạc.

Kết quả tổng hợp siêu âm của các hạt nano bạc

Việc thúc đẩy ultrasonically, tổng hợp mật ong-mediated với UP400St dẫn đến các hạt nano bạc hình cầu (AG-NPs) với kích thước hạt trung bình khoảng 11,8 nm. Sự tổng hợp siêu âm của các hạt nano bạc là một phương pháp một nồi đơn giản và nhanh chóng. Việc sử dụng nước và mật ong làm vật liệu, làm cho phản ứng chi phí-hiệu quả và đặc biệt thân thiện với môi trường.
Các kỹ thuật trình bày của tổng hợp siêu âm sử dụng mật ong như giảm và đóng nắp đại lý có thể được mở rộng cho các kim loại cao quý khác, chẳng hạn như vàng, Palladium, và đồng, trong đó cung cấp các ứng dụng bổ sung từ thuốc cho ngành công nghiệp.

Hình ảnh TEM (A) và phân bố kích thước hạt của nó (B) của AG-NPs tổng hợp trong điều kiện tối ưu.

Ảnh hưởng đến hạt nhân và kích thước hạt bởi Sonication

Siêu âm cho phép sản xuất các hạt nano như các hạt nano bạc phù hợp với yêu cầu. Ba tùy chọn chung của sonication có tác dụng quan trọng trên đầu ra:
Sonication ban đầu: Việc áp dụng ngắn của sóng siêu âm vào một giải pháp siêu bão hòa có thể bắt đầu gieo hạt và hình thành các hạt nhân. Vì sonication chỉ được áp dụng trong giai đoạn đầu, sự tăng trưởng tinh thể tiếp theo không bị cản trở trong các tinh thể lớn hơn.
Sonication liên tục: Sự chiếu xạ liên tục của giải pháp siêu bão hòa kết quả trong các tinh thể nhỏ kể từ ultrasonication không bị tạm dừng tạo ra rất nhiều hạt nhân dẫn đến sự tăng trưởng của nhiều tinh thể nhỏ.
Pulsed sonication: Siêu âm xung có nghĩa là việc áp dụng siêu âm trong khoảng thời gian xác định. Một đầu vào kiểm soát chính xác năng lượng siêu âm cho phép ảnh hưởng đến sự tăng trưởng tinh để có được một kích thước tinh chỉnh phù hợp.

Ultrasonicators hiệu suất cao để tổng hợp

Hielscher Ultrasonics cung cấp bộ vi xử lý siêu âm mạnh mẽ và đáng tin cậy cho các ứng dụng sonochemical bao gồm tổng hợp Sono và xúc tác Sono. Siêu âm trộn và phân tán làm tăng sự chuyển giao khối lượng và thúc đẩy việc làm ướt và mầm tiếp theo của các cụm nguyên tử để kết tủa các hạt nano. Tổng hợp siêu âm của Nano-hạt là một phương pháp đơn giản, chi phí-hiệu quả, biocompatible, tái sản xuất, nhanh chóng và an toàn.
Hielscher Ultrasonics cung cấp bộ vi xử lý siêu âm mạnh mẽ và chính xác cho sự nhân và lượng mưa của vật liệu nano. Tất cả các thiết bị kỹ thuật số đều được trang bị phần mềm thông minh, màn hình cảm ứng màu, ghi dữ liệu tự động trên thẻ SD tích hợp và có trình đơn trực quan cho hoạt động thân thiện với người dùng và an toàn.
Bao gồm phạm vi công suất hoàn chỉnh từ 50 watt cầm tay ultrasonicators cho phòng thí nghiệm lên đến 16.000 watt mạnh mẽ hệ thống siêu âm công nghiệp, Hielscher có thiết lập siêu âm lý tưởng cho các ứng dụng của bạn. Mạnh mẽ của thiết bị siêu âm của Hielscher cho phép 24/7 hoạt động ở nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi.
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm: