文摘

氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)是已知的一个多功能无机化合物广泛应用于日常应用。本研究旨在制造ZnO-NPs使用葡萄柚(柑橘天堂金花蛇)皮提取粒子尺寸从12到72海里。结构、形态和合成纳米粒子的光学性质特点是通过使用紫外可见分光光度计,TEM, DLS,红外光谱分析。他们表现出明显的光催化降解效率(> 56%,10 mg / L, 6 h)对亚甲蓝和抗氧化功效为1.2毫米(≥80%)对1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl。从获得的结果建议绿色ZnO-NPs可以有效地用于环境安全应用程序也可以解决未来的医学问题。

1。介绍

近年来,氧化锌(氧化锌),一个重要的半导体与巨大的科技兴趣,有一个直接的宽的带隙(3.37 eV, 387海里,深紫/边缘紫外线(UV))和一个大exciton-binding能源(60 meV) (1),是一个高度优先一心多用金属氧化物具有巨大吸引力的属性列表。由于其独特的光学和电学性质2,3),它被认为是一个潜在的材料在光电应用程序操作中的可见光和紫外线光谱区域附近。纳米技术代表着一个新的承诺平台广泛的小说使用和许可材料的控制合成至少一维结构的小于100纳米。氧化锌纳米颗粒与大量的特点(ZnO-NPs)面积比和高紫外线吸收已经广泛应用于许多工业领域,如太阳能电池(4),紫外发光器件(5),气体传感器(6,7],催化剂[8),医药和化妆品行业9]。因此,合成ZnO-NPs研究者极大的兴趣。

一些物理和化学过程已经使用了大量的金属纳米颗粒的合成在一个相对短的时间内。方法简单等为基础的解决方案方法,化学沉淀(10],溶胶-凝胶法[11),solvothermal /热液(12,13],声化学的[14,15)、电化学、光化学还原技术是使用最广泛的16]。化学方法导致一些有毒化学物质吸附在表面的存在可能的不利影响在医学应用17]。一些问题经常在合成金属纳米粒子的稳定性和聚合,控制晶体生长、形态、大小和分布,需要解决的重要问题,继续。因此,有必要对“绿色化学”,提供很多好处ecofriendliness和兼容性的制药和其他生物医学应用程序无法使用有毒化学物质合成的协议。农业废物的使用(18)或植物及其零部件(19,20.)已成为替代化学合成过程,因为它不需要复杂的过程,如细胞内合成和多个净化步骤或微生物细胞培养的维护21]。然而生物合成氧化锌纳米颗粒(ZnO-NPs)芦荟精华素(22),蜡样芽胞杆菌(23),镰刀菌素spp。24),而紫花苜蓿(25),作为生物材料,充分的探讨。

在目前的研究中,球形ZnO-NPs合成和稳定使用c .天堂金花蛇bioreduction外层皮提取的方法;进一步研究了这些纳米粒子作为催化剂(a)的降解亚甲基蓝(MB)在阳光直射和(b)使用1抗氧化活性,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl ()。葡萄柚(柑橘天堂金花蛇l .)独特的感官品质的甜蜜和馅饼味道,有红色颜料汁囊泡和相对高水平的生物活性化合物。葡萄的主要生物活性成分包括黄酮、柠檬苦素类似物,类胡萝卜素,furocoumarins和有机酸26,27]。MB是一个著名的基本死亡/阳离子染料和被广泛用于材料木材、丝绸和棉(28]。从水中移除MB由于其毒性是很重要的。

2。实验

2.1。材料

使用的所有化学药品均为分析纯,使用没有任何净化。ZnSO₄h·7₂O(> 99.0%)和亚甲蓝(99.5%)购买的频谱(美国)。DPPH(> 99.5%)购买从西格玛奥德里奇,美国。Milli-Q水是用于实验。c .天堂金花蛇水果从Sangolqui购买当地市场,附近的大学组织de las Armadas-ESPE,厄瓜多尔。的水提物c .天堂金花蛇准备10 g的黄绿色的外果皮中,使用彻底洗干净煮40毫升的双重蒸馏水为30分钟在80°C。提取是棉布过滤并存储在冰箱在4°C进行进一步的实验。

2.2。氧化锌纳米颗粒的合成

氧化锌纳米颗粒ZnSO准备使用3毫米₄h·7₂O (aq)解决方案。在一个典型的准备,3毫升水皮提取的c .天堂金花蛇添加至10毫升的3毫米ZnSO吗₄h·7₂O和pH值调整到8,使用0.1 - 1毫升c .天堂金花蛇皮中提取。混合物搅拌3小时75 - 80°C,继续观察颜色的变化。改变颜色从黄色绿色淡黄色是证明ZnO-NPs的形成。结果ZnO-NPs被离心分离出来在6000 rpm 15×2分钟,用去离子水(三次),和干在150°C的干热灭菌器1小时。最后,干ZnO-NPs(3.25毫克)resuspended 13毫升去离子水作进一步鉴定。

2.3。描述

紫外可见光谱测量使用分光光度计(热液体,GENESYS 8,英格兰,石英电池,路径长度10毫米,和图形绘制起源6.1程序)。纳米粒子的粒径分布测定使用HORIBA,动态光散射(DLS)版本lb - 550计划。大小和选择性区电子衍射(SAED)模式研究了纳米颗粒的透射电子显微镜(TEM)(范,TECNAI G2精神双胞胎,荷兰)。(FTIR-ATR)傅里叶变换红外光谱被记录在珀金埃尔默(两个)光谱分光光度计假设官能团参与ZnO-Nps的合成。

2.4。光催化降解研究

纳米氧化锌粒子是一个很好的光催化剂降解有机污染物,如MB。使用ZnO-NPs MB的光催化降解是调查使用以下过程:四个独立设置的实验进行研究分解pH值7 MB的阳光直射。在组1中,5毫升MB (10 mg / L)是在一个小瓶,继续在阳光下。在设置2 - 4,合成ZnO-NPs (250μ使用g / mL);5毫升MB (10 mg / L)和500年,300年和100年μL ZnO-NPs涨跌互现,继续在阳光下。所有四组反应后观察1、3和6小时。最后,MB染料分解的速度监控通过4毫升每组样本和记录的紫外可见光谱波长,664海里,之前和之后的退化。光催化降解MB的百分比计算 在哪里ηMB的分解率的百分比,MB的解决方案的初始吸光度,染料的吸光度在时间吗。

2.5。抗氧化活性评价

的清除活动ZnO-NPs是通过使用来衡量的作为自由基模型和方法改编自Kumar et al。(2014)29日)与轻微的修改。一个整除(1000 - 200年μZnO-NPs (250 L)μ克/毫升)或控制和(1000 - 1800年μL) H₂O和2.0毫升20μ米(在无水甲醇。混合大力动摇了,允许站在黑暗中在室温下30分钟。混合物的吸光度测定spectrophotometrically在517 nm,和自由基清除活性计算使用 所有样本的扫气比例绘制。最终结果被表示为%自由基清除活性(mM)。

3所示。结果与讨论

3.1。常用的研究

紫外可见光谱分析是用来证实ZnO-NPs的形成的解决方案。紫外可见吸收光谱的ZnO-NPs合成水性皮提取物的混合物c .天堂金花蛇呈现在图1。人们普遍认识到,紫外可见光谱可以用来检验控制纳米粒子的大小和形状在水中悬浮体30.,31日]。ZnO-NPs表现出很强的紫外吸收光谱的吸收峰从360到375海里由于激子的过渡(32]。

3.2。TEM-SAED研究

数据的TEM专著2(一个)- - - - - -2 (d)清楚地表明球形氧化锌纳米颗粒的分布由c .天堂金花蛇提取。ZnO-NPs均匀,凝聚粒子尺寸从12到72海里有一些偏差。SAED图像显示了晶体的衍射图样纳米粒子的性质。

3.3。DLS研究

DLS大小分布ZnO-NPs如图的形象3。从结果,计算平均粒度分布ZnO-NPs 76.5 nm, s.d 34.6 nm暗示前景的催化活性对于某些特定的应用程序。

3.4。红外光谱研究

表面的官能团礼物c .天堂金花蛇皮提取和ZnO-NPs被红外光谱分析(数据调查4(一)和4 (b)使用ATR模式)。在图4(一),广泛的观察到峰值3288厘米⁻¹表明-哦组的存在,而乐队集中在1731和1626厘米⁻¹可以分配给C = O组。相关峰值为3282厘米⁻¹和1731厘米⁻¹确认自由羧基的存在。乐队观察到2917厘米⁻¹和2850厘米⁻¹可以分配给甲的碳氢键伸展振动,亚甲基、甲氧基组(20.]。观察到的峰值在1017厘米左右⁻¹表示切断伸展和峰值为1374厘米⁻¹可以归因于芳香C = C键(22]。乐队在749厘米⁻¹所指R-CH集团的存在。有一个轻微的偏差图中观察到的山峰4 (b);保税羟基观察到3282厘米⁻¹在1028厘米切断⁻¹和C = O / C = N集团转移到1583厘米⁻¹。它清楚地表明的参与-哦,羧基和C = O ZnO-NPs合成。该地区峰值低于700厘米⁻¹是分配给Zn-O [32),它显示了ZnO-NPs吸收带近650厘米⁻¹。因此,可以得出结论,ZnO-NPs由类黄酮合成和稳定,柠檬苦素类似物,类胡萝卜素分子,也防止聚合。

3.5。初步ZnO-NPs的形成机制

根据我们的实验结果,我们提出基于其他作品的初步机制(33]ZnO-NPs诱导形成的c .天堂金花蛇皮提取,如图5。类黄酮/柠檬苦素类似物/类胡萝卜素分子自由哦/羧基,从而与ZnSO反应₄形成锌类黄酮/柠檬苦素类似物/类胡萝卜素复杂。反应完成后,溶液离心,干燥热风烤箱。在干燥、锌类黄酮/柠檬苦素类似物/复杂类胡萝卜素转化为ZnO-NPs发生。

3.6。亚甲基蓝的光催化降解

MB的速度分解催化由ZnO-NPs被认为是符合一阶速率定律(18,34)之间的线性关系和反应时间(图6(一))和斜率给每种情况的速率常数。确定的最优数量的ZnO-NPs光催化降解反应是500μl当氧化锌nanocatalyst数量是100μL,光降解的速度是非常缓慢和催化剂浓度的增加而提高。500年观察到的速率常数μL nanocatalyst是0.002392分钟⁻¹。亚甲蓝染色显示了突出的峰值在664 nm,如图6 (b)。峰值强度逐渐降低的阳光下ZnO-NPs 6 h内和显示超过56%的退化。光催化反应的基本机制的产生电子空穴对,目的地如下:当光催化剂被光强于其带隙能量,电子空穴对漫射光催化剂的表面和参与化学反应的电子供体和受体。这些自由电子和空穴变换或水分子周围的氧气自由基与超强氧化(35]。

3.7。抗氧化活性评价

最初是作为一个初步的自由基清除活性试验。在方法,稳定的抗氧化反应(深紫颜色)并将其转换为1,1-diphenyl-2-picrylhydrazine变色(淡黄色颜色)。在目前的研究(图7(一)),自由基清除活性的百分比在不同浓度从0.3到1.5毫米为ZnO-NPs DPPH自由基被发现与浓度增加,达到≥80%,报1.2毫米。的抗氧化功效可能是通过静电吸引带负电荷之间的生物活性化合物(首席运营官吗⁻阿,⁻)c .天堂金花蛇和带正电的纳米颗粒(氧化锌=锌^{2 +}+ O²⁻)如图7 (b)。ZnO-NPs绑定到植物化学物质和增加其生物活性表现为协同作用。活动的效果取决于网站的附件金属及其后续影响抗氧化剂代理的活动(29日,36]。一般来说,活性氧(ROS)生成的在体外上述方法可以与某些过渡金属离子产生高度活性氧化物种(羟基自由基)。这抗氧化反应进一步稳定自由基,造成他们的自由基清除活性。

4所示。结论

当前的研究显示了绿色氧化锌纳米粒子的制造方法,它负责重要的光催化和抗氧化活性。也相信c .天堂金花蛇皮提取物促进制造的ZnO-NPs粒度从12到72海里。ZnO-NPs形成非常稳定,表现出超过56%的退化MB在阳光下为6.0 h。此外,目前的研究表明ZnO-NPs负责重要抗氧化活性为1.2毫米(≥80%)。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

这个科学工作已经由Prometeo项目国家秘书处的高等教育,科学,技术和创新(SENESCYT)、厄瓜多尔。