1。介绍
银纳米结构,特别是银纳米粒子(Ag) NPs),吸引了太多的关注几十年来由于其突出的属性,如抗菌活性高、抗真菌活性,高导电性和电浆性质(
1- - - - - -
4]。这些优秀的属性Ag NPs已经应用在许多应用,如纺织、食品包装、医疗、电子、和化学工业(
4- - - - - -
11]。最近,兴趣Ag纳米结构是再次盛开的适用性Ag NPs在全新的应用,如食品添加剂
12),纳米医学和生物医学应用(
13- - - - - -
16,表面增强拉曼散射基底为生物传感器(
17- - - - - -
21]。准备Ag NPs,很多路线都被使用,如化学、物理和生物方法(
1,
4,
16,
22- - - - - -
26)具有类似的步骤准备和Ag NPs保存在一个解决方案。在这些方法中,化学途径是使用最广泛的方法,离子Ag)+起源于银盐减少不同还原剂如醋酸(Turkevich方法)或硼氢化钠NaBH4(Brust-Schiffrin合成)、植物提取物或天然化学(
3,
27]。
最近,由于需求使用Ag NPs在生物和医学应用和可持续发展要求,无毒的绿色和环保的合成工艺和环境安全的化学物质作为降低代理吸引了巨大的关注(
13,
25- - - - - -
31日]。例如,Abidin等人使用苹果提取物合成Ag NPs和研究他们的抗菌性能
28];Bagherzade等人用藏红花提取准备Ag NPs抗菌应用程序(
29日];Tippayawat等人研究了抗菌活性的Ag NPs合成使用aloevera植物提取物(
30.];辛格等人准备Ag NPs用晒干的叶子和研究的适用性得到Ag NPs在减少4-nitrophenol [
32];Prathna等人研究了Ag NPs合成使用
柠檬(柠檬)水提物
33]。除了生物和医学应用、绿色和环保的合成也发达Ag NPs准备高质量的应用,如银墨水、智能电子设备和催化剂(
34- - - - - -
37]。陈等人利用葡萄糖绿色合成Ag NPs在80°C到提高导电墨水的电导率(
35]。桑帕约等人使用洋蓟水提物绿色合成Ag NPs在40°C和研究他们的导电性
36]。李等人准备Ag NPs在室温和研究他们的适用性在导电墨水
37]。这些作品,除了李的工作等,需要复杂的条件在准备process-stabilizing前体的温度的解决方案。此外,绘图模式使用green-synthesized Ag NPs必须由紫外线处理烧结(
35在100°C(),加热
36),或红外烧结
37得到稳定的结果。这些烧结治疗将限制的适用性green-synthesized Ag NP-based导电油墨。为了克服这个限制,最近,可以在室温下工作的导电墨水是最好。
我们以前的工作表明,柠檬酸NPs大小的一个重要的角色在控制和提高效率的Ag NP制造(
38]。合成环保,我们的目标是开发一种制备过程中,工业产品取代了天然产品或国内产品。在本文中,我们报告一个简单的过程控制环境友好的合成Ag NPs在室温下基于stepwise-modified假言推理方法。在这个过程中,柠檬汁提取天然柠檬的酸作为还原剂和稳定剂,和商业米醋(醋酸)是用于调节酸度控制Ag NP增长基于跛足的人机制。大小分布和制备效率理论上估计通过米氏理论(
39使用紫外可见数据)。因为活动疲软和低纯度的柠檬汁提取和商业米醋,反应时间和烘烤时间强烈影响Ag NPs的制备效率。反应时间和烘烤时间是多种多样的,找到最佳的合成条件。获得Ag NP粉的纯度检查通过x射线衍射分析。的质量获得Ag NPs定性评估也是通过测试银漆的室温电导率由获得的Ag NP粉。Ag NPs的形成机制也详细讨论。
2。材料和方法
2.1。样品制备
柠檬在当地市场购买由柠檬提取压缩工具。果汁是由15 -过滤的
µ米孔滤纸,然后储存在冰箱里。米醋是商业(醋TOAN清华,数控河内公司)。其他化学物质在一个分析品位和使用没有任何进一步净化。一个缓冲酸溶液是由混合了商业米醋,甲酸,并再蒸馏的水的体积比38:12:50下磁力搅拌。银纳米颗粒制备过程进行了如下(图
1):10毫升AgNO30.15米和50毫升的柠檬汁提取和4.5毫升氨溶液(28%)的前体溶液pH = 8.59;这是搅拌15分钟;10毫升的准备缓冲酸溶液添加前体溶液进行逐步的过程;解决方案是大力搅拌在不同反应时间(6、24和48 h);完成后的反应步骤,获得悬架放入超声波浴进行超声治疗10分钟,这治疗重复了两次;经过三次的超声波治疗,Ag NPs在角速率4500离心机转速/分钟(rpm) 20分钟获得好泥浆;好浆放入烤箱在80°C发酵处理在不同的时间(24、48和72小时);烘烤处理后,获得product-Ag NP粉末是分散在乙醇和清洗使用离心处理20分钟4500 rpm的角速度;清洗泥浆被分散到再蒸馏的水来获得最终Ag NP悬挂深造。在这工作,研究反应时间的影响和Ag NPs(烘焙治疗前),一小部分好了泥浆在再蒸馏的水分散和Ag NP悬挂。
银纳米粒子的制备过程的原理图使用柠檬提取和米醋。
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准备银漆,首先由混合乙醇溶剂(Et),特里同x - 100 (TX)、乙二醇(EG)和异丙醇(IPA)重量百分数为4.7,9.4,62.7和3.2%,分别。准备好了Ag NP粉分散在溶剂与Ag)重量百分数为20%。获得的悬浮与超声波处理治疗20分钟银漆。银漆就会付诸商业0.7毫米rollerball笔导致电导率测试。
2.2。分析方法
样品的紫外可见光谱是观察到的瓦里安100紫外可见光谱仪。Ag)的X射线衍射(XRD)模式NP粉记录使用X 'pert Pro (PANalytical)粉末X射线衍射仪在40千伏的电压和电流使用CuK马15
α辐射(
λ= 1.54065°)角范围从20到75°和扫描速度为0.03°/ s。形态分析的Ag NPs执行使用场发射扫描电镜(FESEM, JEOL地产- 7600 f)。准备对其测量的样品,最后Ag NP悬挂于SiO被撤消了2/ Si衬底,然后在烤箱干24小时80°C。
3所示。结果与讨论
3.1。反应时间的影响
由于使用天然和环保化学品,不可避免的不必要的化学物质,减少过程需要较长的时间来完成比与使用分析纯化学物质在传统路线。找到一个合适的反应条件,Ag NP准备效率与不同的反应时间检查。完成反应步骤后,好泥浆和解决方案被分散成再蒸馏的分离水和Ag NP悬挂。图
2(一个)演示的紫外可见光谱和Ag NP悬浮液与不同的反应时间(6、24和48 h)。所有的紫外可见光谱和Ag NP悬浮液的Ag NP悬架有一个类似的模式发表作品(
39- - - - - -
41)的定性确认Ag NPs的外观和悬架。在紫外可见光谱,是主要的峰值在430纳米左右,宽肩在570纳米左右,并没有吸收峰柠檬水果提取(图
S1 (a))和米醋(图
S1 (b)),分别。进一步研究高峰的起源和宽阔的肩膀,洛伦兹反褶积是用来分析紫外可见光谱。图
2 (b)体现的洛伦兹反褶积的紫外可见光谱和Ag NP暂停合成与24小时的反应时间。洛伦兹反褶积结果的预先埋设Ag NP悬浮液中列出表
1,在这
R2Adj。
R广场的洛伦兹反褶积
一个1/
一个2之间的比率是峰1和峰的面积2。
样品的紫外可见光谱在不同的反应时间。
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的位置、宽度和峰1和峰面积2从洛伦兹决定反褶积的紫外可见光谱的样品准备不同的反应时间。
| 反应时间 |
峰1 |
峰2 |
R2 |
一个1/
一个2 |
| 波长(nm) |
应用(nm) |
峰面积1 (
一个1)(a.u。) |
波长(nm) |
应用 |
峰面积2 (
一个2)(a.u。) |
| 6小时 |
432.2 |
323.0 |
216.9 |
|
|
|
0.99 |
|
| 24小时 |
426.4 |
202.2 |
221.5 |
569.5 |
308.1 |
210.7 |
0.99 |
1。1 |
| 48小时 |
426.4 |
164.6 |
124.3 |
563.9 |
362.7 |
266.6 |
0.99 |
0.5 |
结果在表
1暗示与6 h反应时间,只有一个大型光谱峰值强度较低。宽阔的半宽度(应用)和较低的紫外可见信号可以还原过程的不完全的结果。24小时和48小时的反应时间,紫外可见光谱deconvoluted成两个高峰:peak1在426纳米左右和峰值2在560纳米左右。峰1和2被分配到的信号峰值小(< 100海里)(
3,
39,
42[]和大(数百海里)
3,
42,
43分别]Ag NPs。从24小时当反应时间增加到48 h, 1峰值的位置不会改变(仍在426.4海里),但峰值的位置2从569.5变化到563.9 nm,和峰1和峰面积2之间的比例从1.1降低到0.5。峰1的不变的立场为426.4 nm意味着反应完成后24 h,并准备Ag NPs平均尺寸大约55纳米通过米氏理论(
39];从24小时至48 h,小Ag NPs汇集形成大Ag NPs奥斯特瓦尔德成熟后机制(
44]之间的比率降低峰1和峰的面积2。从这些结果,我们选择反应时间提供最高效率的小Ag NP准备24小时进行进一步的研究。
3.2。发酵时间的影响
完全删除的副产品Ag) NPs和获得Ag NP粉末XRD等进一步的研究和对其分析,和Ag NP泥浆被烤在80°C。由于发酵处理的复杂影响
45),我们的研究的另一个任务是研究发酵时间的影响Ag NP粉的特征。图
3(一个)介绍了x射线衍射模式的Ag NP粉末后获得不同的烘焙乘以24,48和72 h。所有三个样品的x射线衍射模式有相同的模式,暗示烘烤时间不影响Ag NPs的晶体结构。
(一)Ag NP粉末x射线衍射模式;(b) x射线衍射模式的示例烘烤24 h与银的标准模式相比,“98-018-0878)和氧化银前“00-003-5662);(c)样品的x射线衍射模式关注Ag)的峰值(111);(d)的衍射峰位置的变化(111)面和Ag)的微晶大小烘烤时间。
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晶体性质的进一步研究和纯度的样品,HighScore +软件被用来分析x射线衍射模式。x射线衍射分析的结果表明,有超过一个的银化合物和Ag NP粉。的x射线衍射模式和Ag NP粉、银的x射线衍射模式的出现“卡98-018-0878)和氧化银前“卡没有。00-003-5662)是观察到的大多数信号来源于银(图
3 (b))。这些结果证实的成功制备Ag NPs使用柠檬汁提取和米醋。氧化银的出现在产品中可能来源于氧化环境空气的烘烤。除了银的x射线衍射模式和氧化银,有两个峰值为27.85°、46.45°分配给银的有机化合物的化学柠檬汁提取和商业米醋(这些有机化合物也证实了能量色散spectroscopy-Figure
S2)。XRD分析还表明,衍射峰的(111)面银(听障卡没有。98-018-0878)转移到一个较低的衍射角当烘烤时间增加(图
3 (c))。这一转变暗示Ag)的微晶尺寸的增加烘烤时间也证实了使用谢勒微晶尺寸计算公式如下:
(1)
d
=
0.9
×
λ
β
×
因为
θ
,
在哪里
d平均微晶尺寸,
θ衍射角,
β是宽屏最大最强的最大峰值的一半(111)飞机,然后呢
λ= 0.154065 nm CuK x射线的波长
α。好粉的平均微晶尺寸从10.7提高到11.0和11.6 nm时,烘烤时间从24小时增加到48和72 h,分别。平均晶粒度的增加可能指定为银晶粒尺寸增加的原因在紫外可见分析。
评估Ag NPs的粒度,Ag NP粉清洗,然后分散到蒸馏水,得到最终的Ag NP悬架(图
1)。图
4介绍了紫外可见光谱最终Ag NP悬浮液的准备与不同发酵时间24日48和72 h。紫外可见光谱的洛伦兹反褶积的结果列在表中
2。结果表明,发酵时间较长时,两峰1和2转向长波长这意味着更大的粒子悬浮通过米氏理论(
39,
46]。当烘烤时间从24小时增加到48 h和72 h,峰1变化从419.0到421.0和423.0 nm和峰2变化从499.4到511.5和513.1 nm,分别。研究了烘烤时间,峰值的位置1是在该地区的规模相当于Ag NPs在大约50纳米的范围
39]。此外,烘烤后,峰的位置1和2是转移到较低的峰值波长(426.4和569.5海里
3.1半极大处)和宽屏的紫外可见光谱范围从320到700纳米是缩水了。原因可能是在发酵过程中副产品。的
一个1/
一个2比从0.53增加到0.59,然后降低到0.54时,烘烤时间从24小时增加到48 h,然后72 h,分别。从这些结果,我们选择48小时烘烤时间样本进行进一步的研究。
不同发酵时间后样品的紫外可见光谱。
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的位置、宽度、峰1和峰面积2从洛伦兹近似确定样品的紫外可见光谱烘烤时间。
| 烘烤时间 |
峰1 |
峰2 |
R2 |
一个1/
一个2 |
| 波长(nm) |
峰面积1 (a.u)。 |
应用 |
波长(nm) |
峰面积2 (a.u。) |
应用 |
| 24小时 |
419.0 |
53.2 |
100.4 |
499.4 |
100.6 |
208.1 |
0.98 |
0.53 |
| 48小时 |
421.0 |
110.1 |
134.5 |
511.5 |
185.3 |
234.5 |
0.99 |
0.59 |
| 72 h |
423.0 |
100.0 |
130.9 |
513.1 |
185.0 |
261.2 |
0.99 |
0.54 |
3.3。形态学的Ag NPs
视觉观察Ag NPs的Ag NP悬挂于SiO被撤消了2/ Si衬底,然后干在80°C环境空气24 h。图
5提出了对图像的样本准备24小时反应时间和48小时烘烤时间。FESEM分析表明,干燥后,Ag NPs Ag NPs的有两个主要形态:小(∼40 nm)和大NPs(∼150海里)。这个结果是很好的按照two-peak模式中观察到在前一节中总结分析。理论值之间的差异观察从紫外可见数据和观测值对其分析可能是因为溶液中表面活性剂的影响。FESEM形象的不透明的部分分配给其余Ag NP悬架的表面活性剂。对其结果也意味着小Ag NPs烘烤后甚至有统一的尺寸。这种一致性Ag NPs的期望属性对于许多应用程序。
的FESEM形象Ag NP SiO粉末样品涂层2/ Si衬底。
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3.4。Ag NPs的形成机制
Ag NPs的形成机制主要通过跛足的人解释机制或分段法(
47),制备过程分为两个主要阶段:成核和成长。成核和生长阶段主要发生在高和低pH值,分别。在成核阶段,还原剂起着至关重要的作用,但在成长阶段,稳定剂起到关键作用;然而,在这项工作,在柠檬汁柠檬酸提取扮演关键角色。基于跛足的人机制,在金属纳米颗粒的合成方法使用植物提取物,主要有三个阶段:激活阶段,成长阶段,和终止阶段(
48- - - - - -
51]。第一阶段是激活阶段的还原金属离子发生之后,已经减少了金属原子的成核的步骤。第二阶段是成长阶段,小型NPs自发地与他人结合,形成一个索取粒子。这个过程是奥斯特瓦尔德成熟,热力学稳定的纳米粒子也会增加。第三阶段是终止阶段,决定了纳米颗粒的最终形态
48- - - - - -
51]。纳米粒子的形成机理可能是如下所示(图中详细解释
6):首先,银离子与柠檬酸反应acid-lemon汁里提取高pH值环境(pH = 8.59)创建Ag NPs的种子,当银种子溶液中浓度达到过饱和,和成核破裂发生;在随后的步骤中,米醋的外观在缓冲酸溶液促进小型Ag)的成长阶段NPs合并在一起形成大尺寸Ag NPs;在最后一步中,柠檬汁提取生物活性多酚类物质,生物碱,黄酮类化合物,抗坏血酸,等,作为稳定剂Ag纳米颗粒。
银纳米粒子的制备过程的机理图使用柠檬汁提取和米醋。
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3.5。的适用性Ag NPs银墨水
在我们的工作中,以验证质量ecosynthesized Ag NPs为高质量的应用程序如银油墨和智能电子产品,获得的Ag NP粉是用来准备银墨水。获得的Ag)泥浆清洗后用乙醇分散成等的溶剂,TX,例如,和异丙醇(图
7(一))准备银墨水。墨水写下来,跟踪(图3倍
7 (b))。写作后的油墨干的很快。测试银墨水的特点,被用作连接电线电路(图
7 (c))。写下来,一个偏置电压电路和LED灯在10秒。这些结果承诺开发银导电油墨在室温下工作环境空气的环保路线。
(a)和银漆的照片,(b)的银漆画在一张A4纸(70克)使用0.7毫米rollerball笔,和(c)电导率测试使用的银漆作为导体电路点亮LED。
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