Sintesis nanopartikel perak Sintaks dengan bantuan microwave

- Jun 02, 2017-

Sintesis dengan bantuan microwave adalah metode yang menjanjikan untuk sintesis NP perak. Pemanasan microwave lebih baik daripada pemandian minyak konvensional bila menghasilkan struktur nano secara konsisten dengan ukuran lebih kecil, distribusi ukuran yang lebih sempit, dan tingkat kristalisasi yang lebih tinggi ( 57 ). Pemanasan microwave memiliki waktu reaksi yang lebih pendek, mengurangi konsumsi energi, dan hasil produk yang lebih baik yang mencegah aglomerasi partikel terbentuk ( 57 ). Selain itu, selain penghapusan rendaman minyak, sintesis dibantu gelombang mikro, bersamaan dengan media reaksi jinak, juga dapat secara drastis mengurangi limbah kimia dan waktu reaksi di beberapa sintesis organik dan transformasi kimia ( 58 ).

Dilaporkan bahwa NP perak dapat disintesis dengan metode sintesis dengan bantuan microwave yang menggunakan natrium karboksimetil selulosa sebagai zat pereduksi dan penstabil. Ukurannya tergantung pada konsentrasi natrium karboksimetil selulosa dan perak nitrat. NP yang dihasilkan seragam dan stabil, dan stabil pada suhu kamar selama 2 bulan tanpa perubahan yang terlihat ( 59 ). Produksi NP perak di hadapan biji Pt, polyvinyl pyrrolidine dan ethylene glycol juga dilaporkan ( 60 ).

Selanjutnya, pati telah digunakan sebagai template dan agen pereduksi untuk sintesis NP perak dengan ukuran rata-rata 12 nm, dengan menggunakan metode sintetis dengan bantuan microwave. Starch berfungsi sebagai template, mencegah agregasi NP perak yang diproduksi ( 61 ). Gelombang mikro yang dikombinasikan dengan proses poliol digunakan untuk sintesis nanospheroida perak menggunakan etilena glikol dan poli N-vinilpirolidon sebagai zat pereduksi dan penstabil, masing-masing ( 62 ). Dalam proses poliol polos anorganik yang khas dikurangi oleh poliol ( misalnya etilen glikol yang berfungsi sebagai pelarut dan zat pereduksi) pada suhu tinggi. Yin dan rekan kerja ( 63 ) melaporkan bahwa NP perak berukuran besar dan ukuran yang dikontrol dapat disintesis dengan cepat pada iradiasi gelombang mikro dari larutan perak nitrat dan trisodium sitrat dalam air dengan adanya formaldehida sebagai zat pereduksi. Distribusi ukuran dan ukuran NP perak yang diproduksi sangat bergantung pada keadaan kation perak pada larutan reaksi awal. NP perak dengan berbagai bentuk dapat disintesis dengan penyinaran microwave larutan perak nitrat-etilena-glikol-H 2 [PtCl6 ] -poly (vinilpirolidon) dalam 3 menit ( 64 ). Selain itu, penggunaan iradiasi gelombang mikro untuk menghasilkan NP perak monodispersed menggunakan asam amino dasar (sebagai agen pereduksi) dan pati larut (zat pelindung) telah dilaporkan ( 65 ). Radiolisis ion perak dalam etilena glikol, untuk mensintesis NP perak, juga dilaporkan ( 66 ). Selain itu, NP perak yang didukung pada silica aero-gel diproduksi menggunakan radiolisis gamma. Kluster perak yang dihasilkan stabil dalam kisaran 2-9 pH dan mulai aglomerasi pada pH> 9 ( 67 ). Oligochitosan sebagai stabilizer dapat digunakan untuk persiapan NP perak dengan radiasi gamma. Dilaporkan bahwa NP perak yang stabil (5-15 nm) disintesis dalam kisaran pH 1,8-9,0 dengan metode ini ( 68 ). NP perak (4-5 nm) juga disintesis dengan iradiasi sinar ation larutan air asetat yang mengandung perak nitrat dan kitosan ( 69 ).

Nanospheroida perak (1-4 nm) telah diproduksi dengan iradiasi sinar-ation dari larutan perak dalam silika mesopori transparan anorganik transparan. Pengurangan ion perak dalam matriks dibawa oleh elektron terhidrasi dan radikal hidroksil yang dihasilkan selama radiolisis larutan 2-propanol. NP yang dihasilkan dalam matriks silika stabil dengan adanya oksigen paling sedikit selama beberapa bulan ( 70 ). Selain itu, NP perak telah diproduksi dengan cara menyinari larutan, disiapkan dengan mencampur perak nitrat dan poli-vinil-alkohol, dengan elektron 6-MeV ( 71 ). Teknik radiolisis pulsa telah diterapkan untuk mempelajari reaksi spesies anorganik dan organik dalam sintesis nanopartikel perak, untuk memahami faktor-faktor yang mengendalikan bentuk dan ukuran NP yang disintesis dengan metode reduksi umum menggunakan ion sitrat (sebagai agen pereduksi dan penstabil) ( 72 ) , Dan untuk menunjukkan peran turunan fenol dalam pembentukan NP perak dengan mengurangi ion perak dengan dihidroksi benzena ( 73 ). Dihydroxy benzene dapat digunakan untuk mengurangi ion perak untuk mensintesis NP perak yang stabil (dengan ukuran rata-rata 30 nm) dalam larutan berair jenuh udara ( 73 ).

Struktur nano perak, emas, platinum, dan emas-paladium telah disiapkan dengan menggunakan pendekatan sintetis dengan bantuan microwave. Morfologi dan ukuran NP dapat dikontrol dengan mengubah beberapa parameter eksperimental seperti konsentrasi prekursor logam, polimer surfaktan, pelarut, dan suhu. Selain itu, NP monodisperse perak dapat disintesis dalam jumlah banyak dengan menggunakan metode kimia dengan bantuan microwave dalam sistem berair. Dalam metode ini, asam amino berperan sebagai zat pereduksi dan pati larut sebagai zat pelindung.

Tidak hanya perak, tapi juga kromat lantanum perak yang diolah juga bisa disintesis dengan energi gelombang mikro ( 74 ). Energi mikro dan reduksi termal dapat digabungkan untuk mensintesis NP perak yang dapat diendapkan pada elektroda kertas karbon teroksidasi. NP perak yang disintesis melalui metode ini mempertahankan ukuran seragam antar partikel dan terdispersi dengan baik di atas substrat kertas karbon. Sintesis mikro perak buatan mikro dimungkinkan dengan menyetorkan katalis perak pada elektroda kertas karbon. Metode ini berpotensi digunakan dalam sel bahan bakar basa karena sintesis terjadi dengan cepat, ada aktivitas tinggi, dan prosesnya sangat sederhana ( 75 ).

Hidroksi apatit kalsium kekurangan kalsium dapat digunakan untuk menghasilkan hidroksiapatit kekurangan kalsium nano dengan substitusi perak dalam tiga konsentrasi yang berbeda dengan sintesis dibantu gelombang mikro. Studi ini menunjukkan bahwa pengendalian parameter proses microwave dapat mempengaruhi ukuran kristal yang dihasilkan. Hal itu menunjukkan bahwa daya gelombang mikro memiliki lebih banyak dampak pada ukuran partikel daripada lamanya waktu perawatan. Produk bubuk selanjutnya dapat digunakan di bidang kedokteran dan teknik biomedis untuk membuat cangkok dan implan logam pelapis selain bekerja melawan infeksi bakteri tanpa menggunakan antibiotik. Cara ini bisa mengurangi biaya pengobatan dan waktu rawat inap ( 76 ).

Komposit perak berbasis polimer diproduksi dengan menggunakan energi gelombang mikro berdasarkan polimerisasi antarmuka. Antarmuka air / kloroform digunakan di bawah iradiasi gelombang mikro tanpa zat pengoksidasi. NP perak yang diproduksi (berukuran sekitar 20 nm) berbentuk bola dan terdispersi dengan baik ( 77 ). Silver nitrat menyediakan ion perak untuk polimerisasi termal pirol. Ion diubah menjadi komposit nano perak / polipirolid. Gambar mikroskop elektron transmisi (TEM) membuktikan bahwa partikel berukuran sekitar 5-10 nm. Perak / polipirol memiliki film tebal, yang bisa merasakan amonia, hidrogen sulfida, dan karbon dioksida masing-masing pada 100, 250, dan 350 ° C ( 78 ).

Radiasi gelombang mikro dan etilena glikol dapat digunakan untuk mensintesis bubuk perak dari perak nitrat pada suhu 100-200 ° C. Dilaporkan bahwa ketika polyvinyl pyrrolidone digunakan dalam campuran perak nitrat, NP berkisar antara 62 sampai 78 nm dengan diameter ( 79 ). Selain itu, NP Bimetallic Fe-Ag dapat disintesis dengan menggunakan pemanas gelombang mikro dan garam perak yang dapat larut dalam minyak ( 80 ). Nominator perak yang dihasilkan dicirikan melalui ulangan pembekuan pembekuan TEM yang mengungkapkan diameter dan distribusi nanopartikel. NP yang diproduksi perak (30 nm) berbentuk bulat ( 81 ).

Hidrolisis alkoksisilan bersama garam perak, dengan adanya iradiasi gelombang mikro, dapat menghasilkan sol komposit perak / SiO 2 , yang menunjukkan sifat antimikroba ( 82 ). Meng dan rekan kerja ( 83 ) membahas pemanfaatan berbagai rute sintesis berbasis air ke arah sintesis NP NP dan mikrostruktur yang dikendalikan bentuknya. Beberapa metode satu pot yang menggunakan oven microwave komersial, pembersih ultrasound murah / rendah daya, atau elektroda kimia dua elektroda dijelaskan. Sintesis struktur nano perak dengan berbagai bentuk dalam larutan dan doping pada silika yang tidak dimodifikasi dan di dalam bola karbon diselidiki.

Sintesis dengan bantuan microwave digunakan untuk menyiapkan berbagai jenis koloid nanosilver. Perak nitrat dicampur dengan natrium sitrat dan kemudian dipecah menjadi lima kelompok. Setiap kelompok dipanaskan untuk jangka waktu yang bervariasi pada suhu yang berbeda. Ditentukan bahwa koloid nanosilver memiliki permukaan bermuatan negatif saat dipanaskan untuk jangka waktu yang lama dan permukaan bermuatan positif saat dipanaskan untuk waktu yang singkat ( 84 ). Selain itu, silika-alumina dapat digunakan untuk mensintesis NP perak dengan prekursor seperti Ag 2 O atau AgNO 3 . Partikel berukuran sekecil 3 nm dengan diameter atau 50 nm. Mereka tidak teroksidasi, dan partikelnya menyebar dengan baik ( 85 ). Dalam studi lain, material komposit nanosilver / polyvinylpyrrolidone disintesis menggunakan pendekatan gelombang mikro. NP yang dihasilkan berkisar antara 15-25 nm dan tersebar secara merata dalam matriks polivinilpirolidon ( 86 ).

Polimer dan polisakarida

NP Perak disiapkan menggunakan air sebagai pelarut ramah lingkungan dan polisakarida sebagai agen capping / pereduksi. Misalnya, sintesis NP pati-perak dilakukan dengan zat tepung (capping agent) dan β-D-glukosa (zat pereduksi) dalam sistem yang dipanaskan secara perlahan ( 87 ).

Interaksi mengikat antara pati dan menghasilkan NP perak yang lemah dan dapat reversibel pada suhu yang lebih tinggi, memungkinkan pemisahan NP yang disintesis. Dalam fungsi polisakarida ganda, NP perak disintesis dengan mengurangi ion perak di dalam tempel pati nano ( 87 , 88 ). Jaringan pita hidrogen yang luas dalam templat memberikan passivation permukaan atau perlindungan terhadap agregasi nanopartikel. Sintesis hijau NP perak menggunakan heparin bermuatan negatif (zat peredam / penstabil dan pengendali nukleasi) juga dilaporkan dengan memanaskan larutan perak nitrat dan heparin sampai 70 ° C selama sekitar 8 jam ( 89 ). TEM mikrograf menunjukkan peningkatan ukuran partikel NP perak dengan peningkatan konsentrasi perak nitrat (substrat) dan heparin. Selain itu, perubahan konsentrasi heparin bervariasi morfologi dan ukuran NP perak. NP perak yang disintesis sangat stabil, dan tidak menunjukkan tanda agregasi setelah dua bulan ( 89 ). Dalam studi lain, NP perak stabil (10-34 nm) disintesis dengan mengautoklaf larutan perak nitrat (substrat) dan pati (capping / reduktor) pada 15 psi dan 121 ° C selama 5 menit ( 90 ). NP ini stabil dalam larutan selama tiga bulan sekitar 25 ° C. NP yang lebih kecil (≤ 10 nm) disintesis dengan mencampurkan dua larutan mengandung perak nitrate (capping agent), dan larutan NaOH yang mengandung glukosa (zat pereduksi) dalam reaktor disk berputar dengan waktu reaksi kurang dari 10 menit ( 91 ) .

Perak nitrat, glukosa, natrium hidroksida, dan pati dapat digunakan, masing-masing, untuk dijadikan prekursor, zat pereduksi, akselerator, dan penstabil untuk sintesis reduksi perak nitrat. Polyethylene glycol (zat pereduksi dan zat penstabil) digunakan untuk membuat koloid perak monodisperse yang stabil (~ 10 nm) ( 92 ). Biodegradable pati bekerja sebagai agen penstabil untuk mensintesis NP perak (5-20 nm). Analisis menunjukkan bahwa NP dilapisi dengan lapisan pati ( 93 ).

NP perak (~ 13 ± 3 nm) dapat disintesis menggunakan polisakarida sulfat yang dapat diperoleh dari ganggang merah laut; Porphyra vietnamensis . Dilaporkan bahwa bagian sulfat dari polisakarida terlibat dalam pengurangan nitrat perak. Pengukuran potensial Zeta -35,05 mV menunjukkan bahwa polisakarida anionik memang telah menutup permukaan nanopartikel dan berkontribusi terhadap stabilitas elektrostatik. NP berada stabil pada kisaran pH yang sangat luas, dari 2 sampai 10, dan konsentrasi elektrolit 10 -2 M ( 94 ).

Polimer yang memiliki kapasitas tukar ion dapat digunakan di berbagai bidang sains. Polimer yang sering digunakan mengandung gugus asam fosfonat dan memiliki berat molekul rendah. Misalnya, NP perak stabil dengan adanya polimer penukar ion. Morfologi permukaan menunjukkan bahwa struktur prisma kubus dan persegi panjang terbentuk ( 95 ). Co-polimer seperti siklodekstrin, dicangkokkan dengan asam poli akrilat, dapat digunakan untuk menghasilkan NP perak dimana potassium per sulfat digunakan sebagai inisiator. Co-polymer mengurangi dan menstabilkan ion perak yang menghasilkan NP perak. Konsentrasi alkali, perak nitrat, ko-polimer, dan metode pemanasan semuanya memainkan peran penting dalam menentukan ukuran NP yang dihasilkan ( 96 ).

Poli (methyl vinyl etherco-maleic anhydride) dapat digunakan sebagai zat pereduksi dan penstabil juga. NP yang dihasilkan stabil pada suhu kamar sampai satu bulan dan memiliki lapisan 5-8 nm poli (metil vinil eterco-maleat anhidrida) yang mengelilinginya ( 97 ). Dilaporkan bahwa NP (10.2-13.7 nm) adalah struktur kubik berpusat muka (face-centered cubic / FCC), bukan gabungan, dan sangat berbentuk bola ( 98 ). Sarkar dan rekan ( 99 ) memeriksa sintesis kawat nano perak dan NP. Melalui proses polipol, dengan bantuan polimer, kawat nano perak dan NP terbentuk. Dilaporkan bahwa NP berukuran 60-200 nm dan memiliki bentuk prismatik dan heksagonal sedangkan kawat nano memiliki diameter dari 50 sampai 190 nm dan panjangnya antara 40 dan 1000 μm. Reaksi terjadi pada 210 ° C bila etilen glikol digunakan sebagai pelarut. Emisi photoluminescence yang berbeda dari kelompok nano menyebar melalui metanol dan etilen glikol pada suhu kamar. Panjang gelombang eksitasi diukur antara 300 dan 414 nm ( 99 ). Dengan mengubah zat pereduksi dan pembatasan yang digunakan untuk mensintesis NP perak, seseorang dapat mengubah morfologi NPs juga. Sintesis tersebut menghasilkan NP yang berbentuk bola dan sekitar 15-43 nm dalam ukuran setelah dipanaskan pada suhu 70 ° C selama 30 menit; Sedangkan pada suhu kamar, partikelnya hanya 8-24 nm. Sodium hidroksida mengurangi garam dalam etilena glikol dan kubus terbentuk pada beberapa agregasi. Dengan menambahkan 5% berat poli-vinilpirolidon menjadi 1% berat larutan pati (aq), campuran struktur bola dan anisotropik diproduksi. Reaksi berlangsung pada suhu 70 ° C selama 1 jam ( 100 ).


Sepasang:Sintesis metode nano perakTollens Berikutnya:Sintesis nanopartikel perak Metode peramalan