Ultrafiltracja z przepływem stycznym: "zielona" metoda doboru wielkości i stężenia koloidalnych nanocząstek srebra

Ogólnym celem tej procedury jest wykazanie wykonalności metody ultrafiltracji z przepływem stycznym dla większych objętości nanocząstek koloidalnych i mniejszych objętości Tate. Najpierw zsyntetyzuj cztery litry koloidalnych nanocząstek srebra kretyny. Sprawdź jakość koloidu, określając powierzchniowy rezonans plazmy za pomocą absorpcji UV vis, telemetrii spektrofoto.

Następnie użyj przepływu stycznego, ultrafiltracji do wymiarowania, wybierz i skoncentruj ten koloid w czterech mililitrach wody. Następnie za pomocą optycznej spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie należy określić ilościowo ilość srebra w oryginalnym koloidzie i reprezentatywnych próbkach procesu ultrafiltracji. Ostatecznie transmisyjna mikroskopia elektronowa w połączeniu z przetwarzaniem obrazu.

Na obrazie J oprogramowanie służy do pokazania rozkładu wielkości nanocząstek srebra w oryginalnym koloidzie i końcowej ultrafiltracji. Tate: Osoby, które dopiero zaczynają przygodę z kwantyfikacją nanomateriałów przy użyciu I-C-P-O-E-S, będą musiały nauczyć się procedur czyszczenia naczyń szklanych, które mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że naczynia szklane są wolne od wszelkich zanieczyszczeń metalami śladowymi. Nie bez znaczenia jest również czas potrzebny na prawidłowe roztrawienie próbek koloidalnych i przygotowanie wzorców kalibracyjnych I-C-P-O-E-S.

W przeciwieństwie do innych metod, takich jak wielkość fikacji, rozpuszczalność zależna, rozmiar, chromatografia wykluczająca, krystalizacja frakcyjna i elektroforeza żelowa, metoda ta pozwala uniknąć takich problemów, jak agregacja, toksyczność syntezy, odczynniki, niepożądane powłoki, wysokie koszty i/lub zmniejszona nieefektywność, Demonstrując syntezę nanocząstek Colorado Suen i ich charakterystykę za pomocą optometrii widmowej vis sub social i I-C-P-O-E-S, będzie Austin Williams, Joshua Baker i Catherine Anders, studenci z mojego laboratorium. Cześć, nazywam się Dr. Woolley i będę wykonywał filtrację z przepływem stycznym, a Jackie Cisco będzie wykonywać mikroskopię elektronową skrupulatnie czysto. Wszystkie wyroby szklane są opisane w załączonym tekście.

Używając wody w autoklawie schłodzonej w temperaturze 10 stopni Celsjusza, przygotuj 300 mililitrów dwumilimolowego roztworu wodorku sodu i 100 mililitrów jednomilimolowego roztworu azotanu srebra. Teraz dodaj 300 mililitrów roztworu hydratu sodu do 500-mililitrowej kolby reakcyjnej Erlina Meyera zawierającej mieszadło. Owinąć kolbę folią aluminiową, aby zapobiec utlenianiu srebra i wymieszać z lodem.

Aby zalać 25-mililitrową biuretę, spłucz ją pełną kolumną ultraczystej wody, a następnie spłucz całą kolumnę azotanem srebra. Następnie owiń biuretę folią aluminiową i napełnij ją roztworem azotanu srebra. W ciemnym pomieszczeniu dodaj 50 mililitrów roztworu azotanu srebra do roztworu sodu lub wodorku.

Przykryj środkową część aparatu namiotem foliowym, aby zminimalizować ekspozycję na światło. W tym czasie okresowo uzupełniaj kąpiel lodową. Kontynuuj mieszanie roztworu koloidalnego z lodem przez dodatkowe 45 do 50 minut.

Powstawanie nanocząstek srebra sygnalizowane jest zmianą koloru od bezbarwnego do złotożółtego, co jest charakterystyczne dla plazmy powierzchniowej w rezonansie maksimum nanocząstek srebra Powstały koloid należy schłodzić w lodówce. Napełnij jednomililitrowy jednorazowy weterynarz Q koloidem Creightona i ultraczystą wodą w stosunku objętościowym od 1 do 10. Aby uzyskać ślepą korektę linii bazowej, napełnij inny Q Vet ultraczystą wodą.

Wytrzyj zewnętrzną stronę obu weterynarzy Q chusteczką Kim. Ustaw spektrofotometr w trybie absorbancji od minimum Y wynoszącego minus 0,5 do maksymalnego Y wynoszącego 1,0. Ustaw również okno skanowania X na 200 do 800 nanometrów i wybierz szybką szybkość skanowania z korekcją linii bazowej.

Włóż weterynarza Q wypełnionego wodą do instrumentu i uruchom skanowanie linii bazowej. W razie potrzeby powtarzaj, aż do uzyskania niezerowej kontroli podstawowej. Zastąp ślepą próbkę Q.Vet próbką Q vet i rozpocznij skanowanie absorpcyjne w celu zebrania widma absorpcji UV vis próbki koloidalnej.

Podłącz 17 głównych elastycznych przewodów zasilających do pompy perystaltycznej zgodnie z opisem w dołączonym tekście, wybierz kierunek pompy w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara za pomocą przycisku DIR i sprawdź, czy przycisk trybu jest włączony INT. Ustaw szybkość pompy na mniej niż 300 mililitrów na minutę. Następnie zalej system, wytwarzając podciśnienie w pętli filtracji.

Gdy ciecz zacznie swobodnie przepływać przez układ, wyłącz pompę i zamknij port w złączu rurki i zdejmij zacisk. Ponownie włącz pompę i monitoruj obwód przewodów pod kątem wycieków. Teraz zwiększ natężenie przepływu pompy zgodnie z rozmiarem rurki.

Kontynuuj filtrację, aż płyn w butelce zbiornika prawie się wyczerpie i wyłącz pompę, zmniejsz szybkość pompy i zbierz tate z pętli filtracji. Tate składa się z nanocząstek większych niż 50 nanometrów. Następnie zbierz filtrat, który składa się z nanocząstek mniejszych niż 50 nanometrów.

Tate może być bezpieczny do dalszej analizy, a filtrat jest używany w następnym kroku. Obok wybierz nanocząstki o średnicy mniejszej niż 20 nanometrów. Przepłucz rurkę 2% kwasem azotowym w ultraczystej wodzie.

Powtórz proces filtracji za pomocą filtra CRO o mocy 100 kilodaltonów. Zebrać reten z pętli filtracji. Próbkę można dodatkowo zagęścić za pomocą mniejszego filtra micross o średnicy stu kilometrów KD i mniejszej rurki o rozmiarze 14 z niższymi prędkościami pomp 30 mil i 90 mil dla etapów zalewania i filtracji.

Metoda ta ma na celu ilościowe oznaczanie srebra poprzez etapy oczyszczania preparatu nanocząstek srebra. Używaj pojemników z polipropylenu o niskiej gęstości, aby zapobiec wypłukiwaniu srebra z próbek. Najpierw należy poddać próbki chemicznemu trawieniu za pomocą stężonego kwasu azotowego.

Przygotuj również srebrną krzywą kalibracyjną przy użyciu ośmiu wzorców. Teraz przejdź do instrumentu I-C-P-O-E-S, ustaw parametry długości fali dla srebra, mocy częstotliwości radiowej, przepływu plazmy, przepływu pomocniczego i ciśnienia nebulizatora. Urządzenie należy również ustawić do pomiaru próbek w trzech egzemplarzach z czasem powtórzenia wynoszącym 10 sekund.

Używaj go między czasem stabilizacji pomiaru wynoszącym 15 sekund a opóźnieniem pobierania próbki wynoszącym 30 sekund. Należy również pamiętać o wprowadzeniu ślepej próby metody pomiędzy każdą próbką, aby zmniejszyć potencjalne zanieczyszczenie krzyżowe. Teraz załaduj próbki i zmierz rozcieńczoną próbkę 100 kilodaltonów Tate ultraczystą wodą.

Teraz umieść 20 mikrolitrów oryginalnego koloidu i rozcieńczonego 100 kilodaltonu tate na 300 siatkach pokrytych sztabkami złota. Umieść kratki do wyschnięcia na powietrzu. Ustaw potencjał przyspieszający instrumentu TEM Dodaj do 70 kilowoltów, aby zobrazować nanocząstki srebra, przechwyć mikrofotografie elektronowe za pomocą kamery o wysokiej rozdzielczości i zapisz jako oznaczony format plików obrazu.

W tym przygotowaniu czterech litrów krety i koloidalnych nanocząstek srebra, końcowy koloid miał charakterystyczny złocistożółty kolor. Widmo absorpcyjne UV/vis tego koloidu miało typowy ostry, symetryczny pik plazminy o powierzchni 394 nanometrów. Widmo Ramana oryginalnego koloidu kretynowego i końcowe 100 kilodaltonów Tate'a przedstawiało tylko trzy mody wibracyjne.

Tryb zginania przy 1 640 oraz symetryczne i asymetryczne tryby rozciągania wody. Trzystopniowy przepływ styczny, proces ultrafiltracji pod kątem wielkości, selekcji i stężenia nanocząstek srebra dał końcowe 100 kilodaltonów reten, osiem z czterech mililitrów. Większość produktów ubocznych syntezy i nadmiaru odczynników została wyeliminowana przez rozpuszczalnik wodny.

Ilość srebra została następnie określona za pomocą krzywej kalibracyjnej I-C-P-O-E-S. W tym przypadku rzeczywista wydajność jest bardzo zbliżona do typowej teoretycznej wydajności wynoszącej 15,4 części na milion. W przypadku reakcji kretynowej ekstremalne stężenie nanocząstek srebra zostało odzwierciedlone przez dramatyczną zmianę koloru ze złotego i żółtego dla oryginalnego koloidu na ciemnobrązowy dla końcowych 100 kilodaltonów zjadł pomiary I-C-P-O-E-S, potwierdził obserwacje wizualne i ujawnił stężenie srebra dla końcowych 100 kilodaltonów.

Te mikrofotografie TEM oryginalnego koloidu kretynowego i końcowego 100 kilodaltonowego tate'a wskazują, że w stanie niezagregowanym nanocząstki srebra pojawiają się jako czarne, okrągłe obszary na jaśniejszym szarym tle. Te histogramy wielkości TEM zostały skonstruowane poprzez analizę około 800 nanocząstek srebra pod kątem oryginalnych nanocząstek srebra kreońskiego i końcowych 100 kilodaltonów. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przeprowadzić filtrację z przepływem stycznym w celu doboru stężenia i wielkości nanocząstek srebra.

Różne objętości mogą być skoncentrowane przy minimalnej agregacji. Powinieneś również dobrze zrozumieć, jak scharakteryzować nanocząstki. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu sześciu godzin lub krócej.

Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać, że wysoce skoncentrowane zawiesiny koloidalne będą miały ograniczoną żywotność nawet po schłodzeniu. Z tym ograniczeniem można sobie poradzić poprzez staranne badania, planowanie i przygotowanie. Pamiętaj, że podczas pracy z gorącym odczynnikiem kwasu azotowego podczas mineralizacji chemicznej dla I-C-P-U-S, analiza może być niebezpieczna i należy podjąć odpowiednie środki ostrożności, jak podczas pracy przy chemicznym kapturze dla kobiet lub noszenia odpowiedniego sprzętu ochronnego podczas wykonywania tej procedury.