은 나노 입자 합성 마이크로 웨이브 보조 합성

- Jun 02, 2017 -

마이크로 웨이브 보조 합성은은 NP의 합성을위한 유망한 방법이다. 마이크로파 가열은 크기가 작고 크기 분포가 좁으며 결정화도가 높은 나노 구조를 일관되게 만들어 낼 때 기존의 오일 배쓰보다 우수합니다 ( 57 ). 마이크로 웨이브 가열은 반응 시간이 짧고, 에너지 소모가 적으며, 생성 된 입자의 응집을 방지하는보다 우수한 제품 수율을 제공합니다 ( 57 ). 또한 오일 배스의 제거 이외에도 양성 반응 매질과 함께 마이크로 웨이브 보조 합성은 여러 유기 합성 및 화학 변형에서 화학 폐기물 및 반응 시간을 획기적으로 줄일 수 있습니다 ( 58 ).

은 NP는 환원제 및 안정제로서 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨을 사용하는 마이크로 웨이브 보조 합성 방법에 의해 합성 될 수 있다고보고되었다. 크기는 나트륨 카르복시 메틸 셀룰로오스 및 질산은의 농도에 의존 하였다. 생산 된 NP는 균일하고 안정적이었고, 눈에 띄는 변화없이 실온에서 2 개월 동안 안정했다 ( 59 ). 백금 종자, 폴리 비닐 피 롤리 딘 및 에틸렌 글리콜의 존재하에은 NP를 생성하는 것도보고되었다 ( 60 ).

또한, 전분은 마이크로파 보조 합성 방법을 사용하여 평균 크기가 12 nm 인은 NP의 합성을위한 주형 및 환원제로 사용되었다. 전분은 주형으로 작용하여 생산 된은 NP의 응집을 방지한다 ( 61 ). 폴리올 공정과 결합 된 마이크로 웨이브는 환원제 및 안정 화제로서 각각 에틸렌 글리콜 및 폴리 N- 비닐 피 롤리 돈을 사용하는은 나노 스페 로이드의 합성에 적용되었다 . 전형적인 폴리올 공정에서 무기 염은 폴리올 ( 예 : 용매 및 환원제 역할을하는 에틸렌 글리콜)에 의해 고온에서 환원됩니다. Yin과 동료 ( 63 )는 환원제로서 포름 알데히드의 존재하에 질산은과 질산 나트륨의 수용액으로부터 마이크로파 조사 하에서 대규모의 크기 조절 된은 NP가 신속하게 합성 될 수 있다고보고했다. 생성 된은 NP의 크기 및 크기 분포는 초기 반응 용액에서은 양이온의 상태에 크게 의존한다. 다른 모양의은 NP는 3 분 내에 질산은 - 에틸렌 - 글리콜 -H2 [ PtCl6] - 폴리 (비닐 피 롤리 돈) 용액 의 마이크로파 조사에 의해 합성 될 수있다 . 또한 염기성 아미노산 (환원제)과 용해성 전분 (보호제)을 사용하여 단 분산은 NP를 생산하기위한 마이크로파 조사의 사용이보고되었다 ( 65 ). 은 NP를 합성하기 위해 에틸렌 글리콜에서은 이온의 방사선 분해도보고되었다 ( 66 ). 또한, 실리카 에어로 겔에지지 된은 NP는 감마선 분해를 사용하여 생산되었다. 생성 된은 클러스터는 2-9 pH 범위에서 안정하였고 pH> 9에서 응집을 시작했다 ( 67 ). 안정 화제로서의 올리 고치 토산은 감마선에 의한은 NP의 제조에 사용될 수있다. 이 방법으로 안정한은 NP (5-15 nm)가 1.8-9.0 pH 범위에서 합성되었다고보고되었다 ( 68 ). 은 질산염과 질산염을 함유 한 아세트산 수용액의 γ- 선 조사에 의해은 NP (4-5 nm)가 합성되었다 ( 69 ).

은 나노 스피로 이드 (1-4 nm)는 광학적으로 투명한 무기 중형 다공성 실리카에서은 용액의 γ- 선 조사에 의해 생성되었다. 매트릭스 내의은 이온의 감소는 2- 프로판올 용액의 방사선 분해 동안 생성 된 수화 된 전자 및 하이드로 알킬 라디칼에 의해 초래된다. 실리카 매트릭스 내의 생성 된 NP는 적어도 수개월 동안 산소 존재 하에서 안정했다 ( 70 ). 또한은 NP는 질산은과 폴리 비닐 알코올을 혼합하여 만든 용액에 6-MeV 전자를 조사하여 생성되었다 ( 71 ). 펄스 방사 분해 기술은은 나노 입자 합성에서 무기 및 유기 화학 종의 반응을 연구하여 구연산염 이온을 사용하는 일반적인 환원법 (환원 및 안정화 제제)으로 합성 된 NP의 모양과 크기를 조절하는 요인을 이해하기 위해 적용되었습니다 ( 72 ) , 및은 이온을 디 히드 록시 벤젠 ( 73 ) 으로 환원시킴으로써은 NP의 형성에서 페놀 유도체의 역할을 입증 할 수 있다. 디 히드 록시 벤젠은 공기 포화 수용액 ( 73 ) 에서 안정한은 NPs (평균 크기 30nm)를 합성하기 위해은 이온을 감소 시키는데 사용될 수있다 .

은, 금, 백금 및 금 - 팔라듐 나노 구조가 마이크로 웨이브 보조 합성 방법을 사용하여 준비되었습니다. NP의 형태와 크기는 금속 전구체, 계면 활성제 고분자, 용매 및 온도와 같은 일부 실험 변수를 변경하여 제어 할 수 있습니다. 또한, 단 분산은 (monodisperse silver NPs)은 수성 시스템에서 마이크로 웨이브 - 보조 화학 방법을 사용하여 다량으로 합성 될 수있다. 이 방법에서 아미노산은 환원제의 역할을하고 가용성 전분은 보호제의 역할을한다.

은뿐만 아니라은 도핑 된 란탄 크롬도 마이크로파 에너지로 합성 될 수있다 ( 74 ). 전자 레인지 에너지 및 열 감소는 산화 된 탄소 종이 전극에 침착 될 수있는은 NP를 합성하기 위해 결합 될 수 있습니다. 이 방법을 통해 합성 된은 NP는 입자 사이의 균일 한 크기를 유지하고 카본 페이퍼 기판 위에 잘 분산되어있다. 실버 NP의 마이크로 웨이브 보조 합성은 카본 페이퍼 전극 상에은 촉매를 침착시킴으로써 가능해진다. 이 방법은 합성이 빠르게 일어나고, 높은 활성이 있고, 과정이 매우 간단하기 때문에 알칼리 연료 전지에서 잠재적으로 사용될 수 있습니다 ( 75 ).

나노 크기의 칼슘 결핍 된 hydroxy-apatite는 마이크로 웨이브 보조 합성 (microwave-assisted synthesis)에 의해 3 가지 다른 농도로은 치환 된 나노 크기의 칼슘 결핍 된 하이드 록시 아파타이트를 생성하는데 사용될 수있다. 이 연구는 마이크로 웨이브 공정의 매개 변수를 제어하는 ​​것이 생성 된 결정의 크기에 영향을 줄 수 있음을 보여주었습니다. 마이크로파 전력은 처리 시간보다 입자의 크기에 더 많은 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 이어지는 분말 제품은 항생제를 사용하지 않고 세균 감염에 대항하기 위해 이식편과 코팅 금속 임플란트를 만드는 의학 및 생물 의학 공학 분야에서 사용될 수 있습니다. 이 방법은 의약 비용과 입원 시간을 줄일 수 있습니다 ( 76 ).

폴리머 기반은 합성물은 계면 중합에 기초하여 마이크로 웨이브 에너지를 사용하여 제조되었습니다. 물 / 클로로포름 계면은 산화제가없는 마이크로파 조사 하에서 사용되었다. 생성 된은 NP는 약 20 nm 크기로 구형이고 잘 분산되어있다 ( 77 ). 질산은은 피롤의 열 중합을 위해은 이온을 제공했다. 이온은은 / 폴리피롤 나노 복합체로 변환되었다. 투과 전자 현미경 (TEM) 이미지는 입자의 크기가 약 5-10 nm임을 입증했습니다. 은 / 폴리피롤은 암모니아, 황화수소 및 이산화탄소를 각각 100, 250 및 350 ℃에서 감지 할 수있는 두꺼운 막을 가졌다 ( 78 ).

마이크로파 방사 및 에틸렌 글리콜은 100-200 ℃의 온도에서 질산은으로부터은 분말을 합성하는데 사용될 수있다. 폴리 비닐 피 롤리 돈이 질산은 혼합물에 사용되었을 때, NP는 직경이 62 ~ 78 nm ( 79 )였다. 또한, Fe-Ag 바이메탈 NP는 마이크로파 가열 및 유용성 은염 ( 80 ) 을 사용하여 합성 될 수있다 . 생성 된은 NP는 나노 입자의 직경과 분포를 보여주는 freeze-etching replication TEM을 통해 특성화되었다. 생성 된은 NP (30 nm)는 구형이었다 ( 81 ).

마이크로파 조사의 존재 하에서 은염과 함께 알콕시 실란의 가수 분해는 항균성을 나타내는은 / SiO2 복합체 졸 을 생성 할 수있다 ( 82 ). 멩과 동료 ( 83 )는은 NP와 미세 구조의 형태 제어 합성에 대한 다양한 수계 합성 경로의 활용에 대해 논의했다. 상업용 전자 레인지, 저렴한 / 저전력 초음파 세척기, 또는 2 전극 전기 화학을 사용하는 몇 가지 일 포트 방법이 설명되었다. 용액에 다양한 모양을 갖는은 나노 구조의 합성과 수정되지 않은 실리카 및 온 / 탄소 안의 탄소 도핑에 대한 그들의 도핑이 연구되었다.

Microwave-assisted synthesis는 다양한 종류의 나노 실버 콜로이드를 준비하는 데 사용되었습니다. 질산은을 구연산 나트륨과 혼합 한 다음 5 개 그룹으로 나누었다. 각각의 그룹은 상이한 온도에서 다양한 지속 시간 동안 가열되었다. 나노 실버 콜로이드는 장시간 동안 가열 될 때 음으로 대전 된 표면을 갖고 단시간 동안 가열 될 때 양으로 대전 된 표면을 갖는 것으로 결정되었다 ( 84 ). 또한, 실리카 - 알루미나는 Ag 2 O 또는 AgNO 3 와 같은 전구체로은 NP를 합성하는데 사용될 수있다 . 입자는 직경이 3 nm이나 50 nm 정도로 작았 다. 그들은 산화되지 않았고 입자는 잘 퍼져 나갔다 ( 85 ). 다른 연구에서 나노 실버 / 폴리 비닐 피 롤리 돈 복합 재료는 마이크로파 접근법을 사용하여 합성되었습니다. 생성 된 NP는 15-25 nm의 범위에 있고 폴리 비닐 피 롤리 돈 매트릭스 ( 86 ) 에 골고루 퍼졌다 .

고분자 및 다당류

은 NP는 물을 환경 친화적 인 용매로 사용하고 폴리 사카 라이드를 캡핑 / 환원제로 사용하여 제조되었습니다. 예를 들어, 전분 -은 NP의 합성은 온화하게 가열 된 시스템에서 전분 (캡 핑제)과 β-D- 포도당 (환원제)을 사용하여 수행 되었다.

전분과 생산 된은 NP 사이의 결합 상호 작용은 약하며 고온에서 가역적 일 수있어 합성 된 NP를 분리 할 수있다. 이중 다당류 기능에서,은 NP는 나노 크기의 전분 템플릿 내은 이온의 환원에 의해 합성되었다 ( 87 , 88 ). 템플릿에서 수소 밴드의 광범위한 네트워크는 표면 보호 또는 나노 입자 응집에 대한 보호를 제공했습니다. 음으로 하전 된 헤파린 (환원 / 안정제 및 핵 형성 조절제)을 사용하는은 NP의 녹색 합성은 질산은과 헤파린의 용액을 약 8 시간 동안 70 ℃로 가열함으로써보고되었다 ( 89 ). TEM 현미경 사진은은 질산염 (기질)과 헤파린의 농도가 증가한 은의 NP의 입자 크기가 증가 함을 보여 주었다. 더욱이, 헤파린 농도의 변화는은 NP의 형태와 크기를 변화시켰다. 합성 된은 NP는 매우 안정하였고 2 개월 후에 응집의 징후가 보이지 않았다 ( 89 ). 또 다른 연구에서는 15 psi와 121 ℃에서 5 분 동안 ( 90 ) 질산은 (기질)과 전분 (캡핑 / 환원제) 용액을 고온 가압 소독하여 안정한 은의 NP (10-34 nm)를 합성 했습니다. 이 NPs는 약 25 ℃에서 3 개월 동안 용액에서 안정했다. 전분 (캡핑 제)과 포도당 (환원제)을 함유 한 NaOH 용액의 2 가지 용액을 10 분 미만의 반응 시간 ( 91 분)을 갖는 회전 디스크 반응기에 혼합하여 작은은 NP (≤ 10nm ) .

은 질산염의 환원 합성을위한 전구체, 환원제, 촉진제 및 안정제로 사용하기 위해 질산은, 포도당, 수산화 나트륨 및 전분을 각각 사용할 수 있습니다. 안정한 단 분산은 콜로이드 (~ 10 nm)를 제조하기 위해 폴리에틸렌 글리콜 (환원제 및 안정제)을 사용했다 ( 92 ). 생분해 성 전분은은 NPs (5 ~ 20 nm)를 합성하기위한 안정제로 사용되었습니다. 분석 결과 NP가 녹말 층으로 코팅되었음을 알 수 있었다 ( 93 ).

실버 NP (~ 13 ± 3 nm)는 해양 붉은 조류에서 얻을 수있는 황산 화 다당류를 사용하여 합성 할 수 있습니다. Porphyra vietnamensis 입니다. 다당류의 황산염 부분이 질산은 감소에 관여하는 것으로보고되었다. -35.05 mV의 제타 전위 측정은 음이온 성 다당류가 실제로 나노 입자의 표면을 덮었으며 정전기 안정성에 기여 함을 보여 줬다. NP는 매우 넓은 pH 범위, 2에서 10, 전해질 농도가 10 -2 M ( 94 ) 에서 안정했다 .

이온 교환 용량을 갖는 중합체는 많은 과학 분야에서 사용될 수 있습니다. 종종 사용 된 중합체는 포스 폰산 그룹을 함유하고 저 분자량을 갖는다. 예를 들어,은 NP는 이온 교환 중합체의 존재하에 안정화되었다. 표면 형태는 입방체와 직각 프리즘 구조가 형성되었음을 보여 주었다 ( 95 ). 폴리 아크릴산으로 이식 된 시클로 덱스트린과 같은 코 폴리머는 황산염 당 칼륨이 개시제로 사용 된은 NP를 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 공중 합체는은 NP를 생성하는은 이온을 감소시키고 안정화시킨다. 알칼리, 질산은, 공중 합체 및 가열 방법의 농도는 모두 생성 된 NP의 크기를 결정하는 데 중요한 역할을했다 ( 96 ).

폴리 (메틸 비닐 에테르 - 말레 산 무수물)은 환원 및 안정 화제로서 사용될 수있다. 생성 된 NP는 실온에서 최대 1 개월 동안 안정하였고, 폴리 메틸 비닐 에테르 - 말레 산 무수물로 둘러싸인 5-8 nm의 코트를 가지고 있었다 ( 97 ). NPs (10.2-13.7 nm)는 면심 중심 (FCC) 구조이며 응집이없고 구형이다 ( 98 ). Sarkar와 동료 ( 99 )는은 나노 와이어와 NP의 합성을 조사했다. polypol 프로세스를 통해 폴리머의 도움으로은 나노 와이어와 NP가 형성되었습니다. NP는 크기가 60-200 nm이고, 프리즘 형 및 육각형 모양을 유지하는 반면 나노 와이어는 50-190 nm의 직경과 40-1000 μm의 길이를 갖는다 고보고되었다. 에틸렌 글리콜을 용매로 사용했을 때 210 ℃에서 반응이 일어났다. 나노 클러스터로부터의 상이한 광 발광은 실온에서 메탄올과 에틸렌 글리콜을 통해 퍼진다. 여기 파장은 300 ~ 414 nm ( 99 ) 사이에서 측정되었다 . 은 NP를 합성하는 데 사용되는 환원제 및 캡핑 제를 변경함으로써 NP의 형태를 변경할 수 있습니다. 이 합성에 의해 70 ° C에서 30 분간 가열 한 후 모양이 구형이고 크기가 약 15-43 nm 인 NP가 생성되었다. 실온에서 입자는 단지 8-24nm였다. 에틸렌 글리콜과 큐브에서 수산화 나트륨 환원 염이 약간 응집 될 때 형성되었다. 전분 용액 (aq) 1 중량 %에 폴리 비닐 피 롤리 돈 5 중량 %를 첨가함으로써, 구형 및 이방성 구조의 혼합물을 제조 하였다. 반응은 70 ℃에서 1 시간 동안 일어났다 .


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