Sinteza nanoparticulelor de argint Sinteza asistată de microunde

- Jun 02, 2017-

Sinteza asistată de microunde este o metodă promițătoare pentru sinteza NP-urilor de argint. Încălzirea cu microunde este mai bună decât o baie convențională de ulei atunci când vine vorba de obținerea în mod consecvent a nanostructurilor cu dimensiuni mai mici, distribuții mai mici ale dimensiunilor și un grad mai mare de cristalizare ( 57 ). Încălzirea cu microunde are timpi de reacție mai scurți, consum redus de energie și randamente mai bune ale produselor care previne aglomerarea particulelor formate ( 57 ). Mai mult decât atât, în afară de eliminarea băii de ulei, sinteza asistată de microunde, în combinație cu mediile de reacție benigne, poate, de asemenea, reduce drastic reziduurile chimice și timpii de reacție în mai multe sinteze organice și transformări chimice ( 58 ).

Sa raportat că NP-urile de argint ar putea fi sintetizate prin metoda de sinteză asistată de microunde utilizând sodiu carboximetil celulozic ca agent de reducere și stabilizare. Dimensiunea a fost dependentă de concentrația de carboximetil celuloză sodică și azotat de argint. NP-urile produse au fost uniforme și stabile și au fost stabile la temperatura camerei timp de 2 luni fără modificări vizibile ( 59 ). Sa raportat, de asemenea, producția de NPs de argint în prezența semințelor Pt, polivinilpirolidină și etilenglicol ( 60 ).

Mai mult, amidonul a fost utilizat ca matriță și agent reducător pentru sinteza NPs de argint cu o dimensiune medie de 12 nm, utilizând metoda sintetică asistată de microunde. Amidonul funcționează ca un șablon, împiedicând agregarea NP-urilor de argint produse ( 61 ). Microundele în combinație cu procedeul de poliol au fost aplicate pentru sinteza nanosferoidelor de argint utilizând etilenglicol și poli N-vinilpirolidonă ca agenți de reducere și stabilizare ( 62 ). Într-un procedeu tipic de poliol, sarea anorganică este redusă prin poliol (de exemplu , etilen glicol care servește atât ca solvent cât și ca agent reducător) la o temperatură ridicată. Yin și colegii ( 63 ) au raportat că NPs de argint la scară largă și controlată la dimensiuni ar putea fi sintetizate rapid sub iradierea cu microunde dintr-o soluție apoasă de azotat de argint și citrat trisodic în prezența formaldehidei ca agent reducător. Dimensiunea și distribuția mărimii NP-urilor de argint produse sunt puternic dependente de stările cationilor de argint din soluția inițială de reacție. Argintul NP cu forme diferite poate fi sintetizat prin iradierea cu microunde a unei soluții de azotat de argint-etilen-glicol-H2 [PtCl6 ] -pol (vinilpirolidonă) în decurs de 3 minute ( 64 ). Mai mult decât atât, a fost raportată folosirea iradierii cu microunde pentru a produce NPs de argint monodispersat folosind aminoacizi bazici (ca agenți reducători) și amidon solubil (agent de protecție) ( 65 ). S-a raportat, de asemenea, radioliza ionilor de argint în etilenglicol, în scopul sintezei NPs de argint ( 66 ). Mai mult, NP-urile de argint susținute pe aero-gel de silice au fost produse utilizând radioliza gama. Clusterele de argint produse au fost stabile în intervalul 2-9 și au început aglomerarea la pH> 9 ( 67 ). Oligochitosanul ca stabilizator poate fi utilizat la prepararea NPs de argint prin radiații gamma. Sa raportat că s-au sintetizat NPs de argint stabil (5-15 nm) într-o gamă de pH de 1,8-9,0 prin această metodă ( 68 ). Argoanele NPs (4-5 nm) au fost, de asemenea, sintetizate prin iradierea cu raze-i a soluțiilor de apă acetică conținând azotat de argint și chitosan ( 69 ).

Nanoferoidele de argint (1-4 nm) au fost produse prin iradierea razei de argint în soluție de silice mesoporoasă anorganică optică transparentă. Reducerea ionilor de argint în matrice este cauzată de electronii hidrați și de radicalii hidroalchilici generați în timpul radiolizării soluției de 2-propanol. NP-urile produse în matricea de silice au fost stabile în prezența oxigenului timp de cel puțin câteva luni ( 70 ). Mai mult, NP-urile de argint au fost produse prin iradierea unei soluții, preparată prin amestecarea azotatului de argint și a polivinil-alcoolului, cu electronii 6-MeV ( 71 ). Tehnologia de radioliza pulsului a fost aplicată pentru a studia reacțiile speciilor anorganice și organice în sinteza nanoparticulelor de argint, pentru a înțelege factorii care controlează forma și mărimea NPs sintetizate printr-o metodă de reducere obișnuită utilizând ioni citrați (ca agenți de reducere și stabilizare ) , Și pentru a demonstra rolul derivatelor fenolice în formarea NPs de argint prin reducerea ionilor de argint cu dihidroxibenzen ( 73 ). Dihidroxibenzenul ar putea fi utilizat pentru a reduce ionii de argint pentru a sintetiza NPs de argint stabil (cu o dimensiune medie de 30 nm) în soluții apoase saturate cu aer ( 73 ).

Argintul, aurul, platina și nanostructurile de aur-paladiu au fost pregătite folosind abordarea sintetică asistată de microunde. Morfologiile și dimensiunile NP pot fi controlate prin modificarea câtorva parametri experimentali cum ar fi concentrația precursorilor metalici, a polimerilor surfactanți, a solvenților și a temperaturii. Mai mult, NP NP monodispersive pot fi sintetizate în cantități mari folosind metoda de chimie asistată de microunde într-un sistem apos. În această metodă, aminoacizii acționează ca agenți reducători și amidonul solubil acționează ca agent de protecție.

Nu numai argintul, ci cromitul lantanic dopat cu argint poate fi, de asemenea, sintetizat cu energie cu microunde ( 74 ). Energia cu microunde și reducerea termică pot fi cuplate pentru a sintetiza NP-uri de argint care pot fi depuse pe electrozi de hârtie cu oxid de carbon. NP-urile de argint sintetizate prin această metodă mențin o dimensiune uniformă între particule și sunt bine dispersate pe substratul de hârtie carbonică. Sinteza asistată de microunde a NP-urilor de argint este posibilă prin depunerea catalizatorilor de argint pe electrozi de hârtie de carbon. Această metodă poate fi utilizată potențial în celulele de combustie alcalină, deoarece sinteza are loc rapid, există o activitate înaltă și procesul este foarte simplu ( 75 ).

Nanopozitive cu hidroxi-apatite cu deficit de calciu pot fi utilizate pentru a genera hidroxiapatita cu deficit de calciu nanosized cu substituție de argint în trei concentrații diferite prin sinteza asistată de microunde. Acest studiu a arătat că controlul parametrilor procesului cu microunde ar putea influența mărimea cristalelor produse. Sa demonstrat că puterea cuptorului cu microunde a avut mai mult un impact asupra dimensiunii particulelor decât durata de timp a tratamentului. Produsul pulbere care rezultă din acesta poate fi utilizat în domeniul medicinii și al ingineriei biomedicale pentru a efectua grefele și implanturile metalice de acoperire, în plus față de activitatea împotriva infecțiilor bacteriene fără utilizarea antibioticelor. Această metodă poate reduce costurile medicamentelor și timpul de spitalizare ( 76 ).

Compozitele de argint pe bază de polimeri au fost produse utilizând energia cu microunde pe baza polimerizării interfacială. O interfață apă / cloroform a fost utilizată sub iradiere cu microunde fără agent de oxidare. NP-urile de argint produse (cu dimensiunea de aproximativ 20 nm) au fost sferice și bine dispersate ( 77 ). Azotatul de argint a furnizat ioni de argint pentru polimerizarea termică a pirolului. Ionii au fost transformați în nano-compuși de argint / polipirol. Imaginile microscopice electronice de transmisie (TEM) au demonstrat că particulele au dimensiuni de aproximativ 5-10 nm. Argintul / polipirolul avea o peliculă groasă care putea să simtă amoniac, hidrogen sulfurat și dioxid de carbon la 100, 250 și, respectiv, 350 ° C ( 78 ).

Radiațiile cu microunde și etilenglicolul pot fi utilizate pentru a sintetiza pulberi de argint din azotat de argint la temperaturi de 100-200 ° C. Sa raportat că atunci când polivinil pirolidona a fost utilizată în amestecul de azotat de argint, NP-urile au variat de la 62 la 78 nm în diametru ( 79 ). Mai mult, NP-urile bimetalice Fe-Ag pot fi sintetizate folosind încălzirea cu microunde și o sare de argint solubilă în ulei ( 80 ). NP-urile de argint produse au fost caracterizate prin replicarea TEM care a demonstrat diametrul și distribuția nanoparticulelor. NPs-urile de argint produse (30 nm) au o formă sferică ( 81 ).

Hidroliza alcoxisilanilor împreună cu sarea de argint, în prezența iradierii cu microunde, poate produce soluri compozite de argint / SiO2 , care prezintă proprietăți antimicrobiene ( 82 ). Meng și colegii ( 83 ) au discutat despre utilizarea diferitelor căi de sinteză pe bază de apă spre sinteza controlată a formei NP-urilor de argint și a microstructurilor. Au fost descrise mai multe metode cu o singură oală care utilizează cuptoare cu microunde comerciale, aparate de curățat cu ultrasunete ieftine / cu putere redusă sau electro-chimie cu două electrozi. Sa investigat sinteza nanostructurilor de argint cu diferite forme în soluție și doparea lor pe silice nemodificată și pe sfere de carbon pe / în interiorul acestora.

Sinteza asistată de microunde a fost utilizată pentru a prepara diferite tipuri de coloizi nanosilver. Azotatul de argint a fost amestecat cu citrat de sodiu și apoi împărțit în cinci grupe. Fiecare grup a fost încălzit pentru diferite durate de timp la diferite temperaturi. Sa constatat că coloizii cu nanosilver au o suprafață încărcată negativ când sunt încălzite o perioadă lungă de timp și o suprafață încărcată pozitiv când este încălzită pentru o perioadă scurtă de timp ( 84 ). Mai mult decât atât, silica-alumina poate fi utilizată pentru a sintetiza NPs de argint cu precursori cum ar fi Ag20 sau AgN03 . Particulele au fost la fel de mici ca diametrul de 3 nm sau de 50 nm. Ei nu au fost oxidați și particulele au fost bine răspândite ( 85 ). Într-un alt studiu, materialele compozite nanosilver / polivinilpirolidonă s-au sintetizat folosind abordarea cu microunde. NP-urile produse au variat de la 15-25 nm și au fost distribuite uniform în matricea de polivinilpirolidonă ( 86 ).

Polimeri și polizaharide

Argintul NP a fost preparat folosind apa ca solvent ecologic și polizaharide ca agenți de reducere / reducere. De exemplu, sinteza NPs de amidon-argint a fost realizată cu amidon (agent de captare) și β-D-glucoză (agent reducător) într-un sistem încălzit ușor ( 87 ).

Interacțiunile de legare dintre amidon și NPs de argint produse au fost slabe și ar putea fi reversibile la temperaturi mai ridicate, permițând separarea NP-urilor sintetizate. În funcția de polizaharidă dublă, NPs de argint s-au sintetizat prin reducerea ionilor de argint în interiorul șabloanelor de amidon nanoscopic ( 87 , 88 ). Rețeaua extinsă de benzi de hidrogen din șabloane a oferit o pasivare de suprafață sau o protecție împotriva agregării nanoparticulelor. Sinteza verde a NP-urilor de argint folosind heparină încărcată negativ (agent de reducere / stabilizare și controler de nucleare) a fost de asemenea raportată prin încălzirea unei soluții de azotat de argint și heparină la 70 ° C timp de aproximativ 8 ore . Micrografurile TEM au demonstrat o creștere a dimensiunii particulelor NPs de argint cu concentrații crescute de azotat de argint (substrat) și heparină. Mai mult, schimbările în concentrația de heparină au variat morfologia și mărimea NPs de argint. NP-urile de argint sintetizate au fost foarte stabile și nu au prezentat semne de agregare după două luni ( 89 ). Într-un alt studiu s-au sintetizat NPs de argint stabil (10-34 nm) prin autoclavizarea unei soluții de nitrat de argint (substrat) și amidon (agent de acoperire / reducere) la 15 psi și 121 ° C timp de 5 min . Aceste NP-uri au fost stabile în soluție timp de trei luni la aproximativ 25 ° C. Au fost sintetizate NPs mai mici (≤ 10 nm) prin amestecarea a două soluții de amidon conținând azotat de argint (agent de captare) și soluții de NaOH conținând glucoză (agent reducător) într-un reactor cu disc de filare cu un timp de reacție mai mic de 10 min .

Azotatul de argint, glucoza, hidroxidul de sodiu și amidonul pot fi utilizate, respectiv, pentru a servi drept precursor, agent reducător, accelerator și stabilizator pentru reducerea sintezei azotatului de argint. Polietilenglicolul (agent reducător și agent de stabilizare) a fost utilizat pentru a prepara coloizi de argint monodispersi stabili (~ 10 nm) ( 92 ). Amidon biodegradabil utilizat ca agent de stabilizare pentru sinteza NPs de argint (5-20 nm). Analizele au arătat că NP au fost acoperite cu un strat de amidon ( 93 ).

Argumente NPs (~ 13 ± 3 nm) pot fi sintetizate folosind polizaharidă sulfatată care poate fi obținută din alge roșii marine; Porphyra vietnamensis . Sa raportat că fragmentul de sulfat din polizaharide a fost implicat în reducerea azotatului de argint. Valorile potențialului Zeta de -35,05 mV au arătat că polizaharida anionică a acoperit într-adevăr suprafețele nanoparticulelor și a contribuit la stabilitatea electrostatică. NP-urile au fost stabile într-un domeniu foarte larg de pH, de la 2 la 10 și concentrație de electroliți de 10-2 M ( 94 ).

Polimerii care au capacitate de schimb ionic pot fi utilizați în multe domenii ale științei. Polimerul folosit adesea a conținut grupări de acid fosfonic și a avut o greutate moleculară scăzută. De exemplu, NPs de argint s-au stabilizat în prezența unui polimer de schimb ionic. Morfologia suprafeței a indicat că s-au format cuburi și structuri de prisme dreptunghiulare ( 95 ). Copolimerii cum ar fi ciclodextrina, altoiți cu acid poli-acrilic, pot fi utilizați pentru a produce NPs de argint în care, ca inițiator, s-a utilizat potasiu pe sulfat. Copolimerul reduce și stabilizează ionii de argint care au produs NP-uri de argint. Concentrația alcalinilor, a azotatului de argint, a copolimerului și a metodei de încălzire au jucat un rol important în determinarea dimensiunilor NP-urilor produse ( 96 ).

Poate fi utilizată și poli (metil vinil eterco-maleic anhidrida) ca agent de reducere și stabilizare. NP-urile produse au fost stabile la temperatura camerei timp de până la o lună și au avut o acoperire de 5-8 nm de anhidridă poli (metil vinil eterco-maleic) care le înconjura ( 97 ). Sa raportat că NPs (10.2-13.7 nm) erau structuri cubice (FCC) centrate pe față, nu agregate și forme foarte sferice ( 98 ). Sarkar și colegii ( 99 ) au examinat sinteza nanofirelor de argint și NP-urilor. Printr-un proces polipolic, cu ajutorul unui polimer s-au format nanofire de argint și NP-uri. Sa raportat că NP-urile au o dimensiune de 60-200 nm și au avut forme prismatice și hexagonale, în timp ce nanofirele aveau diametre de la 50 la 190 nm și lungimi cuprinse între 40 și 1000 pm. Reacția a avut loc la 210 ° C când s-a folosit etilen glicol ca solvent. Diferitele emisii de fotoluminescență din nano-grupurile se întind prin metanol și etilenglicol la temperatura camerei. Lungimile de undă de excitație au fost măsurate între 300 și 414 nm ( 99 ). Prin schimbarea agentilor de reducere si de acoperire care sunt folositi pentru a sintetiza NPs de argint, se pot schimba si morfologiile NP. Sinteza a produs NP care au o formă sferică și aproximativ 15-43 nm în dimensiune după ce au fost încălzite la 70 ° C timp de 30 min; În timp ce la temperatura camerei, particulele au fost numai 8-24 nm. Hidroxidul de sodiu a redus sarea în etilenglicol și s-au format cuburi după o anumită agregare. Prin adăugarea a 5% în greutate poli-vinilpirolidonă la 1% în greutate soluție de amidon (aq) s-au obținut amestecuri de structuri sferice și anisotropice. Reacția a avut loc la 70 ° C timp de 1 oră ( 100 ).


O pereche de:Difracția cu raze X (XRD) Următoarea:Sinteza nanoparticulelor de argint Metode de iradiere