PL226696B1 - Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra - Google Patents

Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra

Info

Publication number
PL226696B1
PL226696B1 PL399209A PL39920912A PL226696B1 PL 226696 B1 PL226696 B1 PL 226696B1 PL 399209 A PL399209 A PL 399209A PL 39920912 A PL39920912 A PL 39920912A PL 226696 B1 PL226696 B1 PL 226696B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
stabilizer
solution
silver
silver ions
aqueous solution
Prior art date
Application number
PL399209A
Other languages
English (en)
Other versions
PL399209A1 (pl
Inventor
Marcin Banach
Zygmunt Kowalski
Jolanta Pulit
Original Assignee
Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kościuszki
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kościuszki filed Critical Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kościuszki
Priority to PL399209A priority Critical patent/PL226696B1/pl
Publication of PL399209A1 publication Critical patent/PL399209A1/pl
Publication of PL226696B1 publication Critical patent/PL226696B1/pl

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra. Dziedzina techniki, której dotyczy wynalazek, obejmuje nanomateriały czyli materiały zawierające zasadniczo co najmniej 50% lub więcej cząstek w liczbowym rozkładzie wielkości cząstek o jednym lub więcej wymiarach w zakresie 1 do 100 nm.
Jednym z najszerzej stosowanych nanomateriałów jest nanosrebro. Swoją popularność nanosrebro zawdzięcza skutecznym właściwościom biobójczym, bowiem wykazuje niszczące działanie wobec bakterii, wirusów i grzybów. Mechanizm aktywności biobójczej jest różny w przypadku poszczególnych drobnoustrojów: poddane działaniu nanosrebra bakterie ulegają zniszczeniu, w przypadku wirusów zostaje zablokowana możliwość ich łączenia się z komórkami gospodarza, a grzyby po kontakcie ze srebrem nanocząsteczkowym nie są w stanie przejść w patogenną formę i rozwijać się. Pomimo różnego charakteru przebiegu działania biobójczego, nanosrebro jest cennym czynnikiem wykorzystywanym w równym stopniu w celu ograniczania patogennej aktywności tych mikroorganizmów. W związku z tym, w miarę rozwoju nanotechnologii, sfera zainteresowań właściwościami srebra nanocząsteczkowego rozrasta się, obejmuje medycynę, farmację, kosmetologię, przemysł spożywczy, rolniczy, budowlany, tekstylny i inne.
Nanosrebro można otrzymać na drodze reakcji redukcji chemicznej. Jest to sposób mający wiele zalet, jak np. krótki czas syntezy, brak konieczności stosowania wyspecjalizowanego sprzętu laboratoryjnego oraz drastycznych warunków prowadzenia reakcji, możliwość osiągania wysokich wydajności procesu.
Znany jest z opisu US 20110017019 sposób otrzymywania nanosrebra polegający na zmieszaniu roztworów soli srebra i stabilizatora, a następnie dodaniu roztworu reduktora do tej mieszaniny. Jako źródło jonów srebra głównie użyty jest azotan lub siarczan srebra, zaś rolę stabilizatora pełnią różnego rodzaju środki powierzchniowo czynne. Za redukcję odpowiedzialny jest borowodorek sodu. Pomimo faktu, iż otrzymuje się układy charakteryzujące się szerokim rozkładem wielkości cząstek, ich stabilność nie jest zadowalająca.
W opisie US 2006202382 przedstawiono metodę otrzymywania nanosrebra przy użyciu poliwinylopirolidonu, który ma za zadanie stabilizować powstający układ koloidalny. W celu redukcji jonów pochodzących od azotanu srebra używa się borowodorku sodu. Wielkość uzyskanych nanocząstek srebra nie przekracza 100 nm, a suspensja jest stabilna, jednak należy zwrócić uwagę na fakt użycia substancji nieobojętnych dla środowiska naturalnego, bowiem borowodorek sodu jest substancją łatwopalną, a poliwinylopirolidon powstaje z winylopirolidonu, który jest kancerogenny.
Z opisu patentowego US 7 585 349 znany jest sposób modyfikacji kształtu cząstek nanosrebra polegający na łączeniu roztworu azotanu srebra w glikolu etylenowym z roztworem poliwinylopirolidonu w glikolu etylenowym. Otrzymane w ten sposób cząstki mają kształt sześcianów, drucików, piramidek, a także paciorków. W sposobie tym stosuje się poliwinylopirolidon powstający z kancerogennego winylopirolidonu.
Według opisu zgłoszenia EP 1930104 A1 w celu otrzymania kryształów srebra o rozmiarach mikrometrycznych, a zatem poza zakresem nanocząstek, do roztworu azotanu srebra, żelatyny i kwasu azotowego dodaje się roztwór kwasu L-sorbowego lub askorbinowego oraz innych kwasów organicznych.
Proces otrzymywania srebra o rozmiarach mikrometrycznych, a zatem również poza zakresem nanocząstek, według opisu zgłoszenia CN 101716685 A polega na wprowadzeniu do roztworu kwasu askorbinowego azotanu srebra, następnie żelatyny i zasady amonowej.
Nieoczekiwanie okazało się, że możliwa jest modyfikacja kształtu cząstek nanosrebra, jeśli przy jego syntezie zastosuje się podwyższone ciśnienie.
Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra według wynalazku charakteryzuje się tym, że proces prowadzi się przy podwyższonym ciśnieniu i stopniowym dozowaniu reduktora. Wodny roztwór 3 azotanu srebra zawierający jony srebra w stężeniu od 20 do 500 mg/dm3 po zmieszaniu z wodnym roztworem stabilizatora wybranego spośród pirofosforanu sodu, tripolifosforanu sodu lub żelatyny, po ustaleniu pH od 9 do 12, ogrzewa się do temperatury od 110°C do 150°C, podnosi się ciśnienie do wartości od 1,5 do 4 barów, po czym miesza się z roztworem reduktora w postaci D-glukozy w ilości stanowiącej stosunek molowy reduktora do jonów srebra od 1:1 do 10:1 lub reduktora w postaci roztworu wodnego kwasu askorbinowego w ilości stanowiącej stosunek molowy reduktora do jonów srebra od 1:1 do 9:1, dozując reduktor tak, że ilość moli reduktora wprowadzanych do mieszaniny reakPL 226 696 B1 cyjnej w stosunku do moli jonów srebra wynosi od 0,05 do 600 na minutę, i ogrzewa się ciągle mieszając w czasie od 1 do 60 minut. Jako stabilizator stosuje się roztwór wodny pirofosforanu sodu w ilości stanowiącej stosunek molowy stabilizatora do jonów srebra od 2:1 do 8:1. Można stosować również jako stabilizator roztwór wodny tripolifosforanu sodu w ilości stanowiącej stosunek molowy stabilizatora do jonów srebra od 2:1 do 12:1 a także roztwór wodny żelatyny o koncentracji masowej 3 żelatyny od 2 do 16 g/dm3. Wartość pH ustala się stosując roztwór ortofosforanu sodu o stężeniu od 0,01 mol/dm3 do 0,1 mol/dm3.
Nanocząstki srebra otrzymane sposobem według wynalazku mają kształt wielościenny, kulisty, paciorkowaty, podłużny i dendryczny oraz rozmiary od 10 do 100 nm.
Zastosowanie warunków podwyższonego ciśnienia zachowanych w reaktorze w wyniku ogrzania układu reakcyjnego powyżej 100°C umożliwia modyfikację kształtu nanocząstek srebra. Jako związki stabilizujące użyto pirofosforan sodu, tripolifosforan sodu albo żelatynę; jako reduktorów jonów srebra użyto D-glukozy albo kwasu askorbinowego. Do czynników istotnie wpływających na stabilność powstających układów oraz wielkość otrzymanych cząstek i ich kształt należą: początkowe stężenia substratów, ich wzajemne stosunki molowe, temperatura i ciśnienie prowadzenia procesu, pH oraz ilość moli reduktora wprowadzanego w jednostce czasu do mieszaniny reakcyjnej, w stosunku do liczby moli jonów srebra. Stosowane stabilizatory i reduktory to substancje nie zagrażające środowisku naturalnemu i w przeciwieństwie do powszechnie stosowanych substratów w procesach pozyskiwania nanosrebra, ich stosowanie nie wiąże się z niebezpieczeństwem toksycznego oddziaływania na materię ożywioną. W procesie mogą zostać wykorzystane również inne znane substancje o właściwościach stabilizujących i redukujących.
Zastosowanie reaktora ciśnieniowego daje możliwość podwyższenia temperatury procesu do wartości przekraczających 100°C i jednoczesnego wzrostu ciśnienia w układzie reakcyjnym. Pozwala to na modyfikację kształtu otrzymywanych nanocząstek srebra.
Sposób według wynalazku przewiduje przeprowadzenie następujących etapów procesu: zmieszanie roztworu substancji stabilizującej układ z roztworem soli srebra i ewentualne wyrównanie zadanej wartości pH. W warunkach ciągłego mieszania następuje wyrównanie temperatury tak otrzymanej mieszaniny do pożądanej wartości. W chwili osiągnięcia zadanej temperatury, za pomocą pompy rozpoczyna się dozowanie roztworu wodnego substancji redukującej do mieszaniny reakcyjnej oraz dalsze mieszanie układu przez określony czas. Po upływie zadanego czasu następuje schłodzenie mieszaniny reakcyjnej do temperatury pokojowej. Dzięki możliwości zmiany natężenia przepływu wprowadzanego roztworu reduktora, a także w wyniku zmiany stężenia roztworu reduktora, gdy natężenie jego przepływu pozostaje stałe, możliwa jest dodatkowa zmiana rozmiaru i kształtu nanocząstek srebra w otrzymywanych suspensjach. Reaktor ciśnieniowy zaopatrzony jest w system mieszający, który pracuje jednostajnie i dzięki ustaleniu stałej ilości obrotów mieszadła wyeliminowany zostaje błąd związany z intensywnością mieszania substratów. Pożądana temperatura procesu jest generowana dzięki działaniu płaszcza grzewczego, a odchylenie rzeczywistych wartości od zadanych nie przekracza 1°C. Wygodny układ pompujący daje możliwość precyzyjnego nastawienia natężenia przepływu roztworu reduktora, dzięki czemu czynnik redukujący dozowany jest jednostajnie i powtarzalnie. Pojemność naczynia reakcyjnego pozwala na jednorazowe otrzymanie 1000 ml produktu. Objętość ta jest znacznie wyższa niż przy użyciu tradycyjnego sprzętu laboratoryjnego. Możliwe jest więc uzyskiwanie znacznych ilości suspensji nanosrebra w krótkim czasie.
Przedmiot wynalazku ilustrują następujące przykłady:
P r z y k ł a d 1 3
Do 100 ml roztworu azotanu srebra o stężeniu molowym 0,001 mol/dm3 dodano mieszając 3 ml roztworu pirofosforanu sodu o stężeniu 0,010 mol/dm3. Mieszaninę ogrzewano mieszając w reaktorze ciśnieniowym do temperatury 110°C, następnie wprowadzono do niej z natężeniem prze3 pływu 10 ml/min 50 ml roztworu D-glukozy o stężeniu molowym 0,008 mol/dm3. Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 110°C stale mieszając przez 16 minut. W reaktorze wytworzyło się ciśnienie równe 1,5 bara. Otrzymano suspensję nanosrebra o średnim rozmiarze srebra 10,2 nm i potencjale ζ =-31,5 mV. Cząstki nanosrebra przybrały kształt wielościanów.
P r z y k ł a d 2 3
Do 100 ml roztworu azotanu srebra o stężeniu molowym 0,001 mol/dm3 dodano mieszając 3 ml roztworu pirofosforanu sodu o stężeniu 0,014 mol/dm3. Mieszaninę ogrzewano mieszając w reaktorze ciśnieniowym do temperatury 110°C i następnie wprowadzono do niej z natężeniem prze3 pływu 5 ml/min 50 ml roztworu D-glukozy o stężeniu molowym 0,012 mol/dm3. Mieszaninę utrzymy4
PL 226 696 B1 wano przez 30 minut w reaktorze ciśnieniowym w temperaturze 110°C. W reaktorze wytworzyło się ciśnienie równe 1,5 bara. Otrzymano suspensję nanosrebra o średnim rozmiarze srebra 10,6 nm i potencjale ζ=-34,3 mV. Cząstki nanosrebra przybrały kształt kulisty.
P r z y k ł a d 3 3
Do 500 ml roztworu azotanu srebra o stężeniu molowym 0,001 mol/dm3 dodano mieszając 3
250 ml roztworu żelatyny o stężeniu masowym 16 g/dm3. Mieszaninę ogrzewano mieszając w reaktorze ciśnieniowym do temperatury 110°C i następnie wprowadzono do niej z natężeniem przepływu 3 ml/min 250 ml roztworu kwasu askorbinowego o stężeniu molowym 0,011 mol/dm3. Mieszaninę utrzymywano mieszając w reaktorze ciśnieniowym w temperaturze 110°C przez 16 minut. W reaktorze wytworzyło się ciśnienie równe 1,5 bara. Otrzymano suspensję nanosrebra o potencjale ζ=+20,0 mV. Cząstki nanosrebra przybrały kształt paciorkowaty.
P r z y k ł a d 4 3
Do 200 ml roztworu azotanu srebra o stężeniu molowym 0,001 mol/dm3 dodano mieszając 3
100 ml roztworu tripolifosforanu sodu o stężeniu 0,010 mol/dm3 i następnie przy pomocy roztworu 3 ortofosforanu sodu o stężeniu 0,1 mol/dm3 ustalono pH mieszaniny 10. Mieszaninę ogrzewano mieszając w reaktorze ciśnieniowym do temperatury 150°C i następnie wprowadzono do niej z natęże3 niem przepływu 100 ml/min 100 ml kwasu askorbinowego o stężeniu molowym 0,004 mol/dm3. Mieszaninę mieszano w reaktorze ciśnieniowym w temperaturze 150°C przez 30 minut. W reaktorze wytworzyło się ciśnienie równe 4 bary. Otrzymano suspensję nanosrebra o potencjale ζ=-30 mV. Cząstki nanosrebra przybrały kształt podłużny nieregularny.
P r z y k ł a d 5 3
Do 100 ml roztworu azotanu srebra o stężeniu molowym 0,001 mol/dm3 dodano mieszając 3 ml roztworu tripolifosforanu sodu o stężeniu 0,015 mol/dm3 i następnie przy pomocy roztworu orto3 fosforanu sodu o stężeniu 0,1 mol/dm3 ustalono pH mieszaniny 11. Mieszaninę ogrzewano mieszając w reaktorze ciśnieniowym do temperatury 130°C i następnie wprowadzono do niej z natężeniem prze3 pływu 200 ml/min 50 ml kwasu askorbinowego o stężeniu molowym 0,007 mol/dm3. Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 130°C mieszając przez 16 minut. W reaktorze wytworzyło się ciśnienie równe 2 bary. Otrzymano suspensję nanosrebra o potencjale ζ=-36,4 mV. Cząstki nanosrebra przybrały kształt dendryczny.

Claims (5)

1. Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra w procesie chemicznej redukcji azotanu srebra, z zastosowaniem reduktora i stabilizatora, znamienny tym, że proces prowadzi się przy podwyższonym ciśnieniu i stopniowym dozowaniu reduktora - wodny roztwór azotanu 3 srebra zawierający jony srebra w stężeniu od 20 do 500 mg/dm3 po zmieszaniu z wodnym roztworem stabilizatora wybranego spośród pirofosforanu sodu, tripolifosforanu sodu lub żelatyny, po ustaleniu pH od 9 do 12, ogrzewa się do temperatury od 110°C do 150°C, podnosi się ciśnienie do wartości od 1,5 do 4 barów, po czym miesza się z roztworem reduktora w postaci D-glukozy w ilości stanowiącej stosunek molowy reduktora do jonów srebra od 1:1 do 10:1 lub reduktora w postaci roztworu wodnego kwasu askorbinowego w ilości stanowiącej stosunek molowy reduktora do jonów srebra od 1:1 do 9:1, dozując reduktor tak, że ilość moli reduktora wprowadzanych do mieszaniny reakcyjnej w stosunku do moli jonów srebra wynosi od 0,05 do 600 na minutę, i ogrzewa się ciągle mieszając w czasie od 1 do 60 minut.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako stabilizator stosuje się roztwór wodny pirofosforanu sodu w ilości stanowiącej stosunek molowy stabilizatora do jonów srebra od 2:1 do 8:1.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako stabilizator stosuje się roztwór wodny tripolifosforanu sodu w ilości stanowiącej stosunek molowy stabilizatora do jonów srebra od 2:1 do 12:1.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako stabilizator stosuje się roztwór wodny że3 latyny o koncentracji masowej żelatyny od 2 do 16 g/dm3.
5. Sposób zastrz. 1, znamienny tym, że pH ustala się stosując roztwór ortofosforanu sodu
PL399209A 2012-05-17 2012-05-17 Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra PL226696B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL399209A PL226696B1 (pl) 2012-05-17 2012-05-17 Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL399209A PL226696B1 (pl) 2012-05-17 2012-05-17 Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL399209A1 PL399209A1 (pl) 2013-11-25
PL226696B1 true PL226696B1 (pl) 2017-08-31

Family

ID=49626452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL399209A PL226696B1 (pl) 2012-05-17 2012-05-17 Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL226696B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL399209A1 (pl) 2013-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mavani et al. Synthesis of silver nanoparticles by using sodium borohydride as a reducing agent
Tarafder et al. Formulation of a hybrid nanofertilizer for slow and sustainable release of micronutrients
Morán et al. Synthesis of controlled-size starch nanoparticles and superparamagnetic starch nanocomposites by microemulsion method
CN1084319C (zh) 一种至少含有磷酸根离子和钙或镁离子的水基化肥悬浮液及其应用
Radniecki et al. Influence of liberated silver from silver nanoparticles on nitrification inhibition of Nitrosomonas europaea
CN105050982B (zh) 含有微量元素的化肥包膜
CN102935513B (zh) 一种稳定的纳米银溶胶与制备方法
KR101546389B1 (ko) 미량 영양소 보충제
Morales et al. Size selected synthesis of magnetite nanoparticles in chitosan matrix
Gong et al. Tiny Au satellites decorated Fe3O4@ 3-aminophenol-formaldehyde core-shell nanoparticles: Easy synthesis and comparison in catalytic reduction for cationic and anionic dyes
Ruphuy et al. Preparation of nano-hydroxyapatite/chitosan aqueous dispersions: From lab scale to continuous production using an innovative static mixer
WO2012017446A2 (en) Improved process for the preparation of stable suspension of nano silver particles having antibacterial activity
CN101052304B (zh) 用于抗微生物剂的控释的方法、材料和系统
KR102207608B1 (ko) 카르복실산으로 유기화된 규소 이온 복합체 및 복합체의 제조방법과 이를 이용한 제품
Chen et al. Effects of solution chemistry on antimicrobial activities of silver nanoparticles against Gordonia sp
Dung et al. Synthesis of nanosilver particles by reverse micelle method and study of their bactericidal properties
PL226696B1 (pl) Sposób modyfikacji kształtu nanocząstek srebra
US20160302421A1 (en) Odor Eliminating Solution
Fahmy et al. Alternative green chemistry methods of silver nanoparticles synthesis: Review and comparison
WO2020225559A1 (en) Fertilizer particles comprising iron
RU2618270C1 (ru) Способ получения водных растворов наночастиц серебра с природным восстановителем
WO2025091849A1 (zh) 氧氯化铜纳米悬浮分散液
Hu et al. Surface modified iron oxide nanoparticles as Fe source precursor to induce the formation of Prussian blue nanocubes
JPS5823603A (ja) メチレンビス(チオシアネ−ト)を含有する改良された水性分散体殺菌剤組成物
Kobayashi et al. Fabrication of gadolinium hydroxide nanoparticles using ion-exchange resin and their MRI property