Materialshunoslikda "yashil" sintez ishonchli, barqaror va ekologik toza jarayon sifatida katta e'tiborni tortdi

Abstrakt
Materialshunoslikda "yashil" sintez ishonchli, barqaror va ekologik toza jarayon sifatida katta e'tiborni tortdi.
keng assortimentdagi materiallar/nanomateriallar, shu jumladan metall/metall oksidi nanomateriallari, gibrid sintezi uchun tokol
materiallar va biologik ilhomlantirilgan materiallar. Shuning uchun yashil termoyadroviy buzilishlarni kamaytirish uchun muhim vosita sifatida qaraladi.
Laboratoriyalarda tez-tez ishlatiladigan an'anaviy nanopartikullar sintez usullari bilan bog'liq ta'sirlar va
sanoat. Ushbu sharhda biz yashil termoyadroviy yondashuvlarning asosiy jarayonlari va mexanizmlarini umumlashtirdik,
ayniqsa metallar va metall oksidlari uchun [masalan, oltin (Au), kumush (Ag), mis oksidi (CuO) va sink oksidi (ZnO)].
tabiiy ekstraktlardan foydalangan holda. Shuni ta'kidlash kerakki, biz biologik komponentlarning, asosiy fitokimyoviy moddalarning rolini o'rgandik (masalan,
favonoidlar, alkaloidlar, terpenoidlar, amidlar va aldegidlar) qaytaruvchi moddalar va erituvchi tizimlar sifatida. Barqarorlik/toksiklik
Shuningdek, biomoslashuvga erishish uchun nanopartikullar va tegishli sirt ishlovlari muhokama qilinadi.
Nihoyat, biz mikroblarga qarshi faollik nuqtai nazaridan atrof-muhitni qayta tiklash uchun bunday sintezlangan mahsulotlardan foydalanishni ko'rib chiqdik.
faollik, katalitik faollik, bo'yoqlarni ifloslantiruvchi moddalarni olib tashlash va og'ir metal ionlarini aniqlash.
Kalit so'zlar: yashil sintez, metallar, metall oksidi nanozarralari, tabiiy ekstraktlar.
Kirish
So'nggi o'n yil ichida nanomateriallarni (metall nanozarrachalar kabi) sintez qilishning yangi yondashuvlari/usullari.
kvant nuqtalari (QD), uglerod nanotubalari (CNT), grafen va ularning kompozitlari.
nanofan va texnologiya sohasi [1–9]. Olish uchun
kerakli o'lchamdagi, shakldagi va funksionallikdagi nanomateriallar;
sintezning ikki xil asosiy printsipi (ya'ni.
"pastga" va "pastdan yuqoriga" usullari) o'rganilgan
mavjud adabiyotlar (1-rasm). Birinchi holda, nanomateriallar/nanozarrachalar turli xil yordamida olinadi
litografik usullar kabi sintez yondashuvlari,
sharli tegirmon, qirqish va purkash [10]. Foydalanish
pastdan yuqoriga yondashuv (nanozarrachalar yetishtiriladi).
oddiy molekulalardan) shuningdek, kimyoviy bug'larni cho'ktirish, sol-gel jarayonlari,
buzadigan amallar piroliz, lazer piroliz va atom-molekulyar
kondensatsiya.
Qizig'i shundaki, nanozarralarning morfologik parametrlari (masalan, o'lcham va shakl) yordamida modulyatsiya qilinishi mumkin.
kimyoviy moddalar va reaktsiyalar kontsentratsiyasining o'zgarishi
sharoitlar (masalan, harorat va pH). Biroq, agar
Ushbu sintezlangan nanomateriallar haqiqiy/
maxsus ilovalarda ular quyidagi cheklovlar yoki muammolardan aziyat chekishi mumkin: (i) dushman muhitdagi barqarorlik
atrof-muhit, (ii) fundamentalni noto'g'ri tushunish
mexanizm va modellashtirish omillari, (iii) bioakkumulyatsiya/
toksiklik xususiyatlari, (iv) ilg'or tahlil talablari,
(v) malakali operatorlarga bo'lgan ehtiyoj, (vi) qurilmalar bilan bog'liq muammo
yig'ish va qurish va (vii) qayta ishlash/qayta foydalanish/qayta tiklash. Haqiqiy dunyoda, bu xususiyatlar maqsadga muvofiqdir
nanomateriallarning xulq-atvori va turlarini yaxshilash kerak
yuqoridagi bandlarga rioya qilish.
Boshqa tomondan, ushbu foydali yangi paydo bo'lgan tadqiqot.
ushlagichga qarshi turish uchun "yashil sintez" ishlab chiqarishlari/usullari yangiga katta e'tibor qaratilmoqda.
materialshunoslik bo'yicha joriy va ishlanmalar
va texnologiya. Asosan, materiallarning yashil sintezi/
tartibga solish, nazorat qilish orqali ishlab chiqarish nanomateriallar,
tozalash va xavfsiz yordam beradi
tahrirlangan tozaligini saqlash. Shunday qilib, shunday qilib,yashil sintez" ning ba'zi asosli ko'rinishlarini "ishlab chiqarish/minimallashtirish kabi bir nechta komponentlar bilan izohlash mumkin.
hosila/ifloslanishni qo'llab-quvvatlashni va xavfsizroq yuklash
(yoki toksik bo'lmagan) erituvchi damchi, qayta tiklanadigan yordam
xom ashyo.
"Yashil sintez" orqali kiruvchi yoki zararli mahsulotlar ishlab chiqarilishining olish uchun talab chiqaring.
ishonchli, xavfsiz va xavfsiz ishlab chiqarish jarayonlarini olish. Ideal erituvchi tizimlardan jo'natish va
tabiiy resurslar (masalan, organik tizimlar) muhim joy ega
bu foydalanish uchun. Metall nanozarrachalarning yashil sintezi turli xil moslashish uchun qabul qilingan
biologik materiallar (masalan, bakteriyalar, zamburug'lar, suv o'tlari va
o'simlik ekstraktlari). Mavjud yashil usullari orasida
metall/metall oksidi nanozarrachalarini sintez qilish, o'simlik ekstraktlaridan keyin juda oddiy va oson jarayon.
bakte ria va/yoki zamburug'lar vositachiligidagi sintezga nisbatan katta miqyosda nanozarrachalarni ishlab chiqarish. Tese mahsulotlari
birga biogen nanozarralar tanilgan (2-rasm).
Biologik prekursorlarga samarali yashil sintez metodologiyalari turli reaktsiya parametrlariga bog'liq
masalan, erituvchi, harorat, bosim va pH sharoitlari (kislotali, yoki neytral). ning sintezi uchun
metall/metall oksidi nanozarralari, o'simliklarning biologik xilma-xilligi
tufayli keng ko'lamda ko'rib chiqildi
turli o'simlik ekstraktlarida samarali fitokimyoviy qimmat,
ayniqsa, mid ketonlar, aldegidlar, flavonlar, a terpenoidlar, karboksilik kislotalar, fenollar,
va askorbin kislotalar.
Bunday nanomateriallarning asosiy optik xususiyatlari biotibbiy diagnostika, mikroblarga qarshi himoya, kataliz, molekulyar zondlash, tasvirlash va boshqa sohalarda yuklash uchun o'rganilgan.
biologik tizimlarni etiketlash [12].
Bu erda biz tadqiqot qildining hozirgi holatini sarhisob
metall/metall oksidi nanoparchalarining yashil sintezi, sintez sintezga muvofiq
usullari. Bundan tashqari, biz ham rolini muhokama qildik
erituvchi tizimlar (sintetik materiallar), turli xil biologik (tabiiy ekstraktlar) komponentlar (masalan, bakteriyalar, suv o'tlari,
zamburug'lar va o'simlik ekstraktlari) ustidan nazorat bilan
boshqa an'anaviy komponentlar / erituvchilar. asosiy
Ush adabiyotni o'rganish maqsadi yashil muhit yaratish va real dunyo atrof-ni qayta tiklash uchun qo'shimcha manbalar uchun materiallarni taqdim etishdir. Umuman olganda, bizning maqsadimiz
“yashil” ishlab chiqarish jarayonlari va hujjat foyda keltirgan tegishli komponentlarini tizimli tasvir tavsiflashdan iborat
tadqiqotchilar umumiy ishlash bilan o'quvchilar uchun foydali qo'llanma bo'lib xizmat qilgan holda, bu rivojlanayotgan sohada ishtirok
bu mavzuda.
"Yashil" sintez uchun biologik komponentlar.

Son-sanoqsiz fizik va sintez

Yondashuvlar yuqori radiatsiya, o'ta zaharli reduktiv chumolilar va tozalashni talab qiladi, bu esa zararli bo'lishi mumkin.
odamlarga ham, dengiz hayotiga ham ta'sir qiladi. farqli o'laroq,
metall nanozarrachalarning yashil sintezi bitta hosildir
yoki bir bosqichli ekologik toza bio-qamaytirish usuli
reaktsiyani foydalanish uchun kam energiya talab.
Buni yordam [ usuli ham tejamkor 13-19].
Bakteriyalar.

biotexnologik ilovalar uchun keng qo'llanilgan [20].

Bakteriyalar metall ionlarini qabul qilishga ega va bor
nanopartikullarni tayyorlashda muhimlar
[21]. Metall va boshqa romanlarni tayyorlash uchun
nanozarrachalar, turli xil bakteriyalar turlari qo'l.
Prokaryotik bakteriyalar va aktinomitsetlar bo'lgan
metall/metall oksidini sintez qilish uchun keng qo'l
nanozarrachalar.
Nanozarrachalarning bakterial sintezi amalga oshirildi
bakteriyalarni manipulyatsiya qilishning yanada qulayligi tufayli qabul qilingan [22]. bor bakterial shtammlari ba'zi misollar
bioreduced sintezi uchun keng foydalanilgan
Aniq o'lcham/shakl morfologiyasiga ega bo'lgan kumush nanozarrachalarga zararli: Escherichia coli, Lactobacillus casei, Bacillus
sereus, Aeromonas sp. SH10 Phaeocystis antarctica, Pseudomonas proteolytica, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus indicus, Bacillus cecembensis, Enterobacter cloacae,
Geobacter spp., Arthrobacter gangotriensis, Corynebacterium sp. SH09 va Shewanella oneidensis. huddi shunday,
Nanozarrachalarini oltin tayyorlash uchun bir nechta bakteriya turlari (masalan, Bacillus megaterium D01, Desulfo vibrio desulfuricans, E. coli DH5a, Bacillus subtilis 168,
Shewanella alg, Rhodopseudomonas kapsulasi va
Plectonema boryanum UTEX 485) keng tarqalgan
islatilgan. Turli nanolarning o'ziga xos, morfologiyasi va qo' qiziqish haqida ma'lumot

Zamburug'lar.

Metall/metall oksidi nanozarrachalarining zamburug'lar vositalarida biosintezi, yaxshi aniqlangan monodispers nanozarrachalarni olish uchun juda samarali jarayondir.
morfologiya lar. Ular uchun yaxshi biologik agentlar foydalanishni
metall va metall oksidi nanozarrachalarini tayyorlash, tufayli
turli hujayra ichidagi fermentlarga [23].
Vakolatli zamburug'lar bakteriyalarga nisbatan ko'proq miqdorda nanorachalarni sintez qila oladi [24]. Bundan tashqari, zamburug'lar bor
tufayli boshqa organizmlarga nisbatan ko'p afzalliklarga ega
hujayradagi fermentlar/oqsillar/qaytaruvchi komponentlar
yuzalar [25]. Metall nanozarrachalar hosil bo'lishining mumkin bo'lgan mexanizmi fermentativ qaytarilishdir
(reduktaza) hujayra devorida yoki qo'shimcha hujayrasi ichida. Ko'pchilik
qo'r turlari metall / metall oksidini sintez qilish uchun
kumush, oltin, titan dioksidi va sink kabi nanozarralar
1-jadvalda ko'rsa mahsulot,

O'simlik mahsuloti ekstrakti asosidagi mexanizm

O'simlik mahsuloti ekstrakti vositachiligida nanopartikullar sintezi uchun,
da ekstrakti metall prekursorlari bilan aralashtiriladi
turli reaksiya sharoitlari [72]. Parametrlar o'simliklarni ekstraktining sharoitlarini aniqlaydi (masalan
fitokimyoviy oziq turlari, fitokimviy konsentratsiya, metall tuzi konsentratsiyasi, pH va harorat)
sifatida nanozarrachalar hosil bo'lish darajasini nazorat qilish uchun tan olingan
tomonidan, hosildorligi va himoyaligi [73]. Fitokimyoviy xizmat
o'simlik mahsuloti ekstraktlarida mavjud bo'lgan g'ayrioddiy binolarga ega
nisbatan ancha qisqa vaqt ichida metall ionlarini
zamburug'lar va bakteriyalar uzoqroq inkubatsiyani talab qiladi
vaqt [74]. Bundan oldin, o'simlik mahsuloti ekstraktlari mahsulot ishlab chiqarish
metall uchun ajoyib va ​​​​yaxshi manba bo'lish
metall oksidi nanozarrachalar sintezi. Bundan tashqari, o'simlik
barg ekstrakti ikkala kamaytiruvchi rol o'ynaydi
va nanozarrachalar sintezi jarayonda suyuqlik
nanozarrachalar sintezini osonlashtirish uchun [75]. O'simlik muhimi ekstraktining tarkibi ham omil beradi
Nanozarracha sintezi, masalan, o'simliklar fitokimyoviy o' oladining har xil konsentratsiyasini o'z ichiga oladi [76,
77]. O'simliklarda mavjud bo'lgan asosli fitokimyoviy foydali favonlar, terpenoidlar, shakarlar, ketonlar, aldegidlar, karboksilikdir.
bioreduksiya uchun mas'ul bo'lgan kislotalar va amidlar
nanozarrachalar [78].
Flavonoid turli funktsyonalni o'z ichiga oladi, ular
metall ionlarini qo'shish uchun yordamga ega. Favonoidlardagi tautomerik transformatsiyalar reaktiv vodorod atomi chiqadi, bu orqali enol-shakl aylanadi.
keto-formaga kiradi. Bu jarayon metall ionlarini metall nanozarrachalarga tozalash orqali amalga oshirish. Shirin Reyhanda
(Ocimum basilicum) ekstraktlari, enol-keto-transformatsiya biogen kumush sintezida ishlab chiqadi.
nanozarrachalar [79]. Glyukoza va fruktoza kabi shakar
o'simlik ekstraktlari mavjud bo'lishi uchun ham bo'lishi mumkin
metall nanozarrachalarning hosil bo'lishi. Glyukozaga e'tibor bering
turli o'lcham va shakldagi metall lik nanozarrachalar hosil bo'lishida ishtirok etishga qodir edi, holbuki
fruktoza vositasida oltin va kumush

Yashil sintezlangan nanozarrachalarning FTIR tahlili

O'simlik ekstraktlari orqali yangi paydo bo'lgan nanozarrachalarni tasdiqladi
ular bilan bog'liqligi qayta-qayta aniqlangan. Tezkor aminokislotalarni almashtirishning turli usullari mavjud
metall ionlari. Gruen va boshqalar. [82] bu aminoni kuzatgan
kislotalar (masalan, sistein, arginin, lizin va metionin).
kumush ionlari bilan bog'lanishda mohir. Tan va boshqalar. [83] sinovdan o'tkazildi
20 ta tabiiy a-aminokislotalarning hammasi Au0 ni boshqasiga nisbatan samarali potentsial harakatlarini boshqarish uchun.
metall ionlari.
O'simlik ekstraktlari uglevodlar va qo'shimchalar biomolekulalaridan iborat bo'lib, ular metall nanozarrachalar hosil bo'lishini rag' himoya qilish uchun qaytaruvchi vosita sifatida ishlaydi [34]. haqida,
funktsyonal aminokislotalarga ega bo'lganlar (-NH2)
o'simlik ekstraktlarida mavjud faol ishtirok etishi mumkin
metall ionlarining kamayishi [84]. Funktsional davolash (masalan
–C–O–C–, –C–O–, –C=C– va –C=O–) mavjud
favonlar, alkaloidlar, fenollar va kabi fitokimyoviy yetkazib
antrasenlar metall nanozarrachalarni yordam beradi.
Huang va boshqalarga ko'ra. [85], ning yutilish cho'qqilari
FTIR spektrlari (1) 1042 va 1077, (2) 1606 va 1622 va
(3) 1700–1800 sm-1
(1) –C–O– ning cho‘zilishni bildiradi
C– yoki –C–O–, (2) –C=C– va (3) –C=O.
FTIR tahliliga asoslanib, ular ushbu funktsiyani tasdiqladilar
–C–O–C–, –C–O–, –C=C– va –C=O kabinet,
nanozarrachalarning shaxsiy ligandlaridir [86]. Te
Qopq ligandlarning asosiy roli keyingi o'sish aglomeratsiyani va olish uchun nanozarrachalarni tiklashdir.
Kesharwani va boshqalar. [87] yordam fotografik flms
kumushning bromidli emulsiyasi. Yorug'lik flmga tushganda,
kumush bromidi sensibilizatsiya qilish; bu fosh flm edi
gidroxinonga solingan, u mo'ynali oksidlangan kumush ioni ta'sirida xinongacha oksidlangan. Kumush ioni kumush metallga qaytarildi, bu esa
emulsiyada qoldi.

Fotosurat kimyosiga asoslanib, biz taxmin qildik

bu gidrokinon yoki plastohidrokinon yoki xinol
(alkogolli birikma) kumush ionlarini kumush nanozarrachalarga yordam uchun foydali qaytaruvchi vosita bo'lib xizmat qiladi.
siklik bo'lmagan fotofosforlanish orqali [87]. Tus,
bu tajriba o'simlik ekstraktida mavjud bo'lgan biomolekulalar va geterosiklik birikmalar sifatli isbotlaydi.
olingan metall nanozarrachalarning hujayradan tashqari sintezi uchun
o'simliklar. Alkaloidlar, terpe noidlar, fenolik kislotalar, qandlar, polifenollar va mustahkamlar kabi ko'plab o'simliklarning fitokimyoviy o'simliklari allaqachon aniqlangan.
metall tuzining bioreduksiyasida muhim rol o'ynaydi
metall nanozarrachalarga aylanadi. Masalan, Shanakr va boshqalar.
[88] da terpenoidlar geraniumni tasdiqladi
barg ekstrakti kumush ionlarini nanozarrachalarga yana faol ishtirok etadi. Evgenol asosiy terpenoid olish
Cinnamomum zeylanisum (dolchin) yordam qismi
ekstraktlar va bioreduksiya uchun hal u rol o'ynaydi
HAuCl4 va AgNO3 metall tuzlarini o'z ichiga oladi
metall nanozarrachalar. ma'lumotlari - FTOHIRini ko'rsatuvchi
evgenoldan kelib chiqqan shakllanish jarayonida yo'qoladi
Au va Ag nanozarralari. Au tashkil topganidan keyin
nanozarrachalar, karbonil, alkenlar va xlorid funktsyonal
paydo boʻldi. Bir qancha boshqa [masalan, R-CH va
–OH (suvli)] ham oldin ham, keyin ham topilgan
Au nanozarrachalarini ishlab chiqarish [89]. Shunday qilib, ular 3-rasmda ko'rish mumkin bo'lgan mexanizmni taklif qilishdi.
Shunga qaramay, uchun aniq mexanizm
o'simlik ekstraktlari orqali metall oksidi nanopartikullarini tayyorlash
hali ham to'liq tiniq emas. Umuman olganda, uch daraja mavjud
o'simlik ekstraktlaridan metall nanozarrachalar sintezi:
(1) faollashtirish bosqichlari (metall ionlari / tuz bioreduksiyasi).
va qaytarilgan metall ionlarining yadrolanish jarayoni), (2) the
o'sish bosqichi (mayda zarrachalarning o'z-o'zidan birikmasi
kattaroqlari bilan) Ost valdning pishishi deb tan olingan jarayon orqali va (3) keyingisi ishlab chiqarish bosqichidir.
(nanozarrachalarning asos shaklini) [90, 91].
O'simlik ekstrakti orqali nanozarrachalar hosil bo'lish jarayoni
4-rasmda tasvirlangan [92