التوليف وتفاعل كيمياء Nanosize أحادية الصوديوم ملح التيتان

الهدف العام من التجربة التالية هو إعداد مواد تيتانات الصوديوم ذات الحجم النانوي بما في ذلك المواد المعدلة بالبيروكسيد والمواد المحملة بالذهب (III). يتم تحقيق ذلك من خلال إجراء تخليق سول هلام بوساطة الفاعل بالسطح أولا لتحضير جزيئات تيتانات أحادية الصوديوم ذات الحجم النانوي في حدود 100 إلى 150 نانومتر. كخطوة ثانية ، يمكن معالجة التيتانات أحادية الصوديوم ذات الحجم النانوي ببيروكسيد الهيدروجين الذي يحول جزءا من المادة إلى شكل بيروكسوتيتانات.

بعد ذلك ، يمكن إجراء تفاعل التبادل الأيوني لإعداد التيتانات المحملة بالمعدن لتطبيقات مختلفة. مثال على ذلك هو إضافة محلول كلوريد الذهب (III) إلى التيتانات النانوية لإنتاج التيتانات المتبادلة من الذهب (III). تم الحصول على نتائج تظهر أنه يمكن تحضير جزيئات كروية في حدود 100 إلى 150 نانومتر باستخدام الطريقة ، بناء على التصوير المجهري الإلكتروني وقياسات تشتت الضوء الديناميكي.

خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة عندما بدأنا في النظر في تطبيق التيتانات في المجال الطبي الحيوي حيث يصبح حجم الجسيمات أكثر أهمية. يمكن توسيع هذه الطريقة لتشمل المواد التي يتم تصنيعها عادة باستخدام تقنيات سول هلام ، مما يسمح بإعداد مواد بمجموعة من أحجام الجسيمات المختلفة. توفر الجسيمات ذات الحجم النانوي ، التيتانات أحادية الصوديوم ، الفرصة لتحسين أداء التبادل الأيوني نظرا لارتفاع مساحة سطحها إلى نسبة الحجم.

يمكن تعزيز استخدام جتابات التبادل المعدني كمبيدات للجراثيم بمواد نانوية الحجم. لبدء تخليق التيتانات أحادية الصوديوم النانوية ، أو nMST ، أضف أولا 0.58 مل من محلول ميثوكسيد الصوديوم بنسبة 25 في المائة إلى 7.62 مل من الأيزوبروبانول متبوعا ب 1.8 مل من إيزوبروبوكسيد التيتانيوم. قم بتسمية الحل رقم واحد.

بعد ذلك ، أضف 0.24 مل من الماء فائق النقاء إلى 9.76 مل من الأيزوبروبانول لجعل المحلول الثاني. أضف 0.44 مل من Triton X-100 إلى 280 مل من الأيزوبروبانول في قارورة ثلاثية العنق وحركه جيدا باستخدام محرك مغناطيسي. قم بتركيب نهايات المحقنة بأنابيب بطول كاف لتوصيل المحاليل تحت مستوى السائل في القارورة وقم بتحميل المحاليل واحدة والثانية في حقنتين منفصلتين.

بعد ذلك ، ضع المحاقن في مضخة حقنة ثنائية القناة وقم بتوصيل المحاليل بمعدل 0.333 مل في الدقيقة إلى القارورة. بعد الإضافة ، قم بتغطية القارورة واستمر في التقليب لمدة 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة. بعد ذلك ، قم بفك غطاء القارورة وقم بتسخين الخليط حتى يرتد لمدة 45 إلى 90 دقيقة.

قم بتطهير القارورة بالنيتروجين وأضف الماء فائق النقاء في أجزاء لتحل محل الأيزوبروبانول المتبخر مع استمرار التسخين. بعد أن يتبخر معظم الأيزوبروبانول ويصل حجم الماء المضاف إلى حوالي 50 مليلتر ، قم بإزالة الحرارة من القارورة واترك الخليط يبرد. قم بتصفية المنتج من خلال ورق ترشيح نايلون 0.1 ميكرون واغسله عدة مرات بالماء.

أخيرا ، انقل الملاط من الفلتر إلى زجاجة موزونة مسبقا وقم بتخزينه في درجة الحرارة المحيطة. لتحديد المحصول ، قم بوزن كمية من الملاط المائي قبل التجفيف وبعده. لإجراء التبادل مع أيونات الذهب (III) ، قم أولا بنقل 6.50 جراما من الملاط البالغ 4.23 في المائة من nMST إلى أنبوب طرد مركزي سعة 50 مل.

بعد ذلك ، أضف حوالي ملليلتر واحد من الماء إلى 0659 جراما من ثلاثي هيدرات رباعي كلورو الهيدروجين (III) في قارورة زجاجية واحدة. انقل المحلول إلى أنبوب الطرد المركزي. استمر في شطف القارورة الزجاجية بالماء وإضافتها إلى الأنبوب.

كرر هذا عدة مرات للتأكد من نقل كل كاشف الذهب. أضف الماء إلى الأنبوب ليصل الحجم الإجمالي إلى 11 ملليلترا. لف الأنبوب بورق القصدير ثم قم بتثبيته على شاكر لمدة أربعة أيام على الأقل.

بعد تقليب الخليط ، قم بالطرد المركزي للأنبوب لمدة 15 دقيقة. تخلص من المادة الطافية وأعد تعليق المواد الصلبة في الماء المقطر. الطرد المركزي للعينة مرة أخرى وكرر إجراء الغسيل مرتين أخريين.

أخيرا ، أعد تعليق المواد الصلبة في الماء وتخزينها في الظلام في درجة حرارة الغرفة. لتحضير البيروكسوتيتانات ، ابدأ بإضافة خمسة جرامات من ملاط nMST بنسبة 9.8 في المائة إلى قارورة وحرك الملاط مغناطيسيا. استمر بإضافة 0.154 جرام من محلول بيروكسيد الهيدروجين بنسبة 30 في المائة إلى القارورة ، مما يؤدي إلى تغيير اللون من الأبيض إلى الأصفر.

استمر في تقليب الخليط في درجة الحرارة المحيطة لمدة 24 ساعة. بعد ذلك ، قم بتصفية المنتج من خلال ورق ترشيح من النايلون 0.1 ميكرون وكان المنتج عدة مرات بالماء لإزالة أي بيروكسيد هيدروجين غير متفاعل. أخيرا ، انقل الملاط من الفلتر إلى زجاجة موزونة مسبقا وقم بتخزين الملاط المائي للبيروكسوتيتانات في درجة الحرارة المحيطة.

يظهر هنا توزيع نموذجي لحجم الجسيمات كما تم قياسه عن طريق تشتت الضوء الديناميكي باستخدام طريقة sol-gel المعمول بها. لاحظ أن هذا التوليف ينتج توزيعا متعدد الوسائط للجسيمات مع الغالبية حوالي ميكرومتر واحد. عندما تم استخدام ظروف التفاعل التي تهدف إلى تقليل حجم جسيمات التيتانات أحادية الصوديوم ، والتي تضمنت إزالة خطوة البذر واستخدام المزيد من الكواشف المخففة ، أدى ذلك إلى توزيع ثنائي النمط لأحجام الجسيمات المتمركزة في 50 إلى 100 نانومتر و 500 نانومتر بعد 24 ساعة.

بعد 48 ساعة ، لوحظ توزيع ثلاثي الوسائط للجسيمات التي يصل قياسها إلى 1000 نانومتر ، كما هو موضح في هذا الرسم البياني. الأهم من ذلك ، أن إضافة Triton X-100 أثناء تخليق nMST أمر بالغ الأهمية لإنتاج توزيع موحد تقريبا لحجم الجسيمات كما تم قياسه بواسطة تشتت الضوء الديناميكي. أظهر الفحص المجهري الإلكتروني للإرسال والمسح الضوئي أن Triton X-100 أنتج جزيئات nMST بحجم وتشكل أكثر اتساقا عند مقارنتها بتلك الموجودة في تيتانات أحادية الصوديوم.

تم تأكيد التعديل السطحي لجزيئات nMST بواسطة بيروكسيد الهيدروجين من خلال ظهور نطاق امتصاص عند 883 رقم موجة في طيف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال التطبيقات البيولوجية للمواد غير العضوية لاستكشاف استخدام التيتانات النانوية لتوصيل المعادن العلاجية وجمالات تبادل المعادن لخدمة مبيدات الجراثيم. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تحضير جزيئات نانوية من التيتانات أحادية الصوديوم جنبا إلى جنب مع الأشكال المعدلة بالبيروكسيد والمحملة بالمعادن.

تذكر أن العمل مع المذيبات والكواشف القابلة للاشتعال يمكن أن يكون خطيرا للغاية. يجب اتخاذ الاحتياطات لمنع تراكم الأبخرة القابلة للاشتعال. يوصى بإجراء تخليق سول هلام في غطاء دخان كيميائي.