文摘
金纳米粒子(AuNPs)环境条件下合成了氯金酸水溶液在pH值4。单宁酸提取物Xylocarpus granatum树皮被用作减少和限制代理,迅速转换AuNPs盟(I)盐。透射电子显微镜显示,随时AuNPs球形为主,平均直径17海里。催化还原的AuNPs测试刚果红(CR),致癌的偶氮染料,硼氢化钠水溶液。棉样本与AuNPs涂布,reddish-purple颜色。样品显示显著降低涂层抗撕强度后,虽然抗拉强度不受影响。紫外可见光谱是用来确定染料的浓度在水中。CR退化观察只有当AuNPs在场,和效率的退化是AuNP加载密切相关。AuNP-coated面料只剩下4.7%的铬浓度溶液中24小时后,因此承诺为多相催化降解水溶液的CR。
1。介绍
纳米材料被认为很有前途的候选人为转换或有毒污染物的去除。Nanosorbents、纳米颗粒和nanocatalytic膜系统具有证明效力低能耗污水处理(1]。金纳米粒子(AuNPs)提供了一个大团,毒性低,生物相容性好,和独特的光电性能2]。他们越来越多地用作感官探针在药物输送、催化、电子设备(3- - - - - -6]。球形AuNPs取决于他们的颜色尺寸和可能是棕色,橙色,红色,或紫色7]。AuNPs已经使用了有机化合物的催化还原,包括4-nitrophenol [8)、硝基苯和刚果红(9]。
刚果红(CR)是一种偶氮染料。这是许多生物致癌和有毒。使用它在催化降解研究在许多研究[10,11]。纳西姆et al。12]目前使用的概述nanocatalysts CR的减少工业废水。总之,CR和NaBH之间的反应4热力学是可能的但不是活动实际,考虑到反应速率很低。硼氢化离子之间的相互作用和CR分子需要一个催化剂表面,可以附上。nanocatalysts的大表面积使其适合作为电子传递中介,促进电子转移的硼氢化离子(捐赠者)染料分子(电子受体)。如果使用了正确的金属纳米颗粒,然后还原过程成为活动的可行性。一系列nanocatalysts曾在CR减少,和快速的催化降解染料已经证明。为了避免纳米颗粒的表面等离子体共振频带之间的重叠和染料的吸收带,必须使用非常少量的金属纳米粒子。在减少,CR的偶氮键裂解形成芳香胺(12]。与硼氢化钠废水降解的CR AuNPs (NaBH4)也得到了证实13]。劈理的偶氮键释放产品较低的毒性和危害环境的(较低12]。图1显示了分解产品(13]。
纳米材料可以从生物来源,包括纳米颗粒,电线,鲜花,和管。生物实体包括植物和微生物可以作为降低或稳定剂在纳米结构的形成。利用生物生物材料(纳米)的形成可以追溯到1980年的论文的贝弗里奇et al ., (14酶分泌的报告枯草芽孢杆菌能够将金属离子,包括非盟,他们的基本形式,而物理化学方法可能需要使用有毒化学物质,在获得的纳米颗粒的毒性可能会持续;生物合成是更多的生物相容性的自然产生的化合物是沉积在纳米颗粒表面(15- - - - - -17]。这使得biologically-stabilized纳米粒子更适合在医疗、化妆品或食品应用程序(17]。
随着植物提取物的丰富和容易加工,使用纳米结构合成已经吸引了相当大的关注。Phyto-assisted合成既节能又划算。它不需要额外的还原剂,表面活性剂模板,有机溶剂,或使用有害物质的18- - - - - -21]。然而,生物合成经常产生不均匀的纳米颗粒在低收益率。这需要微调的合成参数,如盐浓度比例的生物提取金属盐、pH值、温度、培养时间、曝气(19,21]。
许多天然产物的合成中使用AuNPs亚金离子来源包括氯金酸(HAuCl4)[22]。植物提取物被广泛报道的使用,包括叶子提取物、水果、鲜花、根、种子、树皮和(23]。纳米粒子的形态获得包括球体,quasispheres,三角形,三次曲线、五边形、六边形,棒,和盘子,尽管球最常报告(20.]。粒度从小于10纳米到几百不等。Salmalia malabarica口香糖的木棉木棉作为一个合成的减少和限制代理AuNPs从氯金酸24]。作者得出结论,减少羟基发挥关键作用的含金的离子。的纳米粒子主要是球形的平均大小12海里。细菌和真菌,以及他们的产品,也被用于合成金纳米粒子(25]。
在这项工作中,AuNPs用辅助合成的。摘录Xylocarpus granatum树皮被选为还原剂,众所周知,有良好的水溶性和低毒性26),是一个资源丰富的单宁酸(27]。热带树Xylocarpus granatum通常被称为炮弹红树林。CR的催化还原水进行使用和AuNPs和AuNP-coated棉花。棉花被选为了便于处理的纳米粒子及其使用后从水中去除。涂层织物的力学性能也进行了评估。
2。材料和方法
2.1。材料
氯金酸(HAuCl4)、刚果红(C32H22N6Na2O6年代2)、硼氢化钠(NaBH4)、盐酸(HCl)和氢氧化钠(氢氧化钠)均为分析纯,使用前未经纯化。乳清分离蛋白纯度90%的购买。去离子水中使用。提取单宁酸Xylocarpus granatum通过加热水在80°C的干树皮1 h(树皮水质量比5:1)其次是喷雾干燥产生一种红褐色染料粉缩合单宁的含量为74.0%。
2.2。Tannin-Mediated合成AuNPs直接使用的催化还原的刚果红(CR)
指定数量的HAuCl4是溶解在去离子水在室温下激烈的搅拌。丹宁酸粉(0.080 g)随后补充道。解决方案总额是500毫升。pH值调整到4,混合搅拌几分钟直到成为reddish-purple颜色。HAuCl4浓度为0.010 g / L, 0.03 g / L和0.050 g / L。胶体的解决方案获得编码AuNP-1, AuNP-3, AuNP-5。
2.3。Tannin-Mediated合成AuNPs和棉织品的涂层
乳清分离蛋白(WPI)与去离子水混合浓度为0.2 g / L。织棉样品10厘米×15厘米被涂上一层WPI的解决方案使用的夹压轧染机1公斤/厘米2获得100%的湿拾音器。涂层织物的干在环境温度和压力。面料是包含AuNPs第二次涂胶解决方案,使用HAuCl准备4浓度的0.1,0.6,0.8和1.0 g / L。这些被填充到棉花样品编码Cot-01, Cot-06 Cot-08, Cot-10。样本在环境条件下风干。
过剩AuNPs被皂洗了2 g / L AATCC1993洗涤剂60°C为20分钟。样品被风干。
2.4。催化还原铬
CR的溶液,NaBH4和去离子水pH值4是用于评估AuNPs的催化活性。在第一个实验中,好了胶体溶液包含AuNPs被用来直接降低0.100 g / L CR。在第二个实验中,AuNP-coated棉花样品沉浸在0.020 g / L CR的解决方案。较低的染料浓度实验中使用后者因为AuNP-coated面料的分解效率明显低于取得时直接使用和纳米颗粒。
2.5。描述
的形态和AuNPs使用透射电子显微镜检查(JEOL jem - 2100 /小时)。扫描电子显微镜(JEOL地产- 5410 LV)是用于研究的形态AuNP-coated面料。面料的抗拉力测试使用拉力试验机英斯特朗5567(),按照ASTM D5035。撕裂强度测试使用一个撕裂度测定仪(ElmaTear 655),按照ASTM D1424。颜色值报告为CIELAB坐标,用分光光度法测量(GretagMacbeth颜色i5)。铬浓度的解决方案使用紫外可见分光光度法测定(PerkinElmerλ25)。
3所示。结果与讨论
3.1。合成AuNPs
成功tannin-assisted合成AuNPs pH值4确认解决方案迅速改变颜色从黄色到reddish-purple(见图2)。这反映一个早些时候报告AuNP合成使用从香蕉皮中提取的类似的pH值范围(2 - 5)28]。这是预计,香蕉皮还含有酚类化合物和丹宁酸(29日]。在碱性条件下(pH > 7),反应混合物没有改变颜色在24 h,这表明AuNPs没有形成。
3.2。AuNP形态
透射电子显微图(图3)的主要形成球形金纳米粒子平均直径17海里,测量使用ImageJ软件。reddish-purple颜色用粒子的异质性来解释。由于纳米粒子尺寸的范围,溶液由红色和蓝色粒子,混合,产生一个整体的紫色。蓝绿色的更小的纳米粒子吸收波长光谱和反射红色波长。更大的粒子吸收红色和蓝色反映出来。从红色过渡到蓝色在金纳米粒子已被归因于聚合(30.]。
3.3。形态学AuNP-Coated棉花
图4(一个)显示了原始的扫描电子显微图棉花和图4(b)显示了Cot-10的显微图。EDX映射如图4(c)证实,黄金元素均匀分布在纤维表面。
3.4。颜色的属性AuNP-Coated棉织品
AuNPs reddish-purple,他们的这种颜色白色的棉花样品。报道在表的颜色值1。更强的面料颜色(更高K/年代)与一个更大的AuNP加载。一个更高的值表示一个红影,而较低值表示一个蓝色阴影。一个较低的值表示暗,通常与高有关K/年代价值。颜色参数准确地代表涂层的外观样品和确认他们将在一个更reddish-purple阴影的存在AuNP涂层。
3.5。催化还原铬
都好AuNPs和AuNP-coated棉织品是有效的催化还原铬在水中,使用硼氢化钠(NaBH4)作为还原剂。图5表明铬浓度和接触时间减少,直到曲线趋于稳定。没有观察到在环境条件下,分解CR在缺乏AuNPs或NaBH4。这证实了,在这个系统中,AuNPs催化NaBH所需4的反应。更大AuNP加载预计将增加染料分解。这是确认CR降解时间从6小时使用AuNP-3时减少使用AuNP-5时只有4 h。AuNP-1和AuNP-3被添加到CR的解决方案,产生剩余24 h后铬浓度的15.9%和4.6%。AuNP-1曲线几乎24小时高原。从图可以看出6AuNP-coated织物显示,更逐步分解CR AuNPs直接的使用。在这两种治疗方法,提高涂布棉织品增强CR AuNP加载退化。CR退化Cot-01样本的可比性与未经处理的棉花。在24小时内,残余染料的浓度对Cot-10 Cot-06下降了52.4%和4.7%。相比之下,增加NaBH4浓度从1.00 g / L 2.00 g / L对分解没有显著的影响(数据没有显示)。这是归因于1.00 g / L NaBH4浓度足以完全瓦解CR系统中分子。棉花表现出强烈的亲和力CR,铬的吸收将增加催化降解归因于AuNPs NaBH4。这是明显的从图6温和,这也显示了铬浓度降低与样品接触时间不是AuNPs对待。部分浸出的AuNPs涂层面料也被观察到。
3.6。机械性能
WPI-coated织物显示抗撕强度大幅下降在经纱和纬纱方向(表2)。这是归因于WPI限制纱和纤维运动。这将反过来破坏应力分布,降低抗撕强度,导致早期破坏。WPI是必要的,以防止粒子聚集,提高纳米颗粒的稳定性。在先前的研究中,我们准备了银纳米粒子(AgNPs)以类似的方式,利用WPI-assisted与硝酸银的合成前体。单宁提取随后介绍了间附着力促进WPI-capped AgNPs和棉花样品(26]。添加AuNPs WPI-coated棉花样品没有进一步减少撕裂阻力产生,所有涂层样品显示抗撕强度的减少大约40%的经纬方向。
提出了AuNP-coated织物的拉伸性能表3。因为拉伸和撕裂部队操作在不同的模式,不同的效果由于织物涂层。所有样品、涂层和裸,类似的拉伸性能。在与我们之前的研究31日),我们观察到边际降低蛋白涂层后抗拉强度。然而,在这部作品中,解决方案有一个更低的批发价格指数固体含量(0.20 g / L或固体含量0.02%,相比之下,1.4%在前面的工作)。这可能掩盖了任何负面影响WPI的拉伸性能。
4所示。结论
我们展示了成功的合成球形金纳米粒子从氯金酸和单宁在pH值4在环境条件下的解决方案。颗粒大小不均匀分布,平均直径17海里。纳米粒子被涂布到棉花样品使用乳清分离蛋白,通过pad-drying。的涂层reddish-purple颜色白色织物。刚果减少红色的催化和纳米颗粒和nanoparticle-coated样品展示,尽管后者明显效率较低。染料分解的效率是纳米颗粒浓度密切相关。治疗显著降低抗撕强度,抗拉强度是未受影响。的成功降解刚果红表明黄金nanoparticle-coated棉花是一种很有前途的非均相催化剂dye-contaminated水的治疗。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现包括在本文中。
信息披露
本研究提出了在第59届Kasetsart大学年会部分,泰国曼谷(2021年3月)。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项工作是支持的法政大学研究小组在纺织和聚合物化学。