Синтез наночастиц оксида цинка и серебра химическим методом, изучение структуры, свойств и применений

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

Наночастицы серебра, нанесенные в виде наночастиц на глинистый носитель, обеспечили антибактериальные свойства материала, а фосфорномолибденовую кислоту авторы использовали, чтобы увеличить бактерицидную активность материала как за счет действия самой кислоты, так и за счет ускорения высвобождения ионов серебра. Такой эффект обеспечивается тем, что фосфорномолибденовая кислота изменяет кислотность среды и, предположительно, играет роль слабого окислителя [1].

Синтезированы наночастицы серебра с использованием для их восстановления и стабилизации арабиногалактана и диоктилсульфосукцината натрия. Средний гидродинамический размер наночастиц, определенный по данным фотонной корреляционной спектроскопии, составлял 30 нм, дзета-потенциал — 34.04±1.54 мВ. По данным метода электронной дифракции серебро в образце золя находится в металлической форме. Препарат наночастиц серебра проявлял антибактериальную активность в отношении условнопатогенных грамотрицательных ( Escherichia coli ) и грамположительных ( Bacillus subtilis и B. coagulans ) бактерий [2].

Наночастицы оксида цинка ZnO представляют большой интерес для применения во многих областях науки, техники и медицины в качестве функционального материала. Нано- и микрочастицы ZnO используются в пьезоэлектрических устройствах, дисплеях, солнечных батареях, газовых сенсорах, катализаторах и др. Учитывая перспективность применения нано- и микрочастиц оксида цинка значительный интерес представляет разработка простых и эффективных методов их получения для создания материалов с заданными свойствами [3].

Наночастицы оксида цинка были синтезированы различными способами: химическими и физическими методами, золь-гель, гидротермальным, осаждением и соосаждением, химическим осаждением из паровой фазы, пиролизом, распылением, магнитным напылением и биологическим методами [4].

Основные преимущества наночастиц оксида цинка: 1. Защищает от негативного воздействия солнечных лучей, что особенно важно в весенне-летний период; 2. Помогает проблемной коже справиться с воспалениями; 3. Регулирует выработку себума .

Материалы и методы исследования

Наночастицы оксида цинка и серебра синтезированы химическим методом. Структурный и фазовый составы синтезированных наночастиц оксида цинка и серебра были определены при помощи рентгенофазового анализа РФА и ИК спектроскопией.

Кожно-раздражающее действие лечебно косметического геля на основе наночастиц оксида цинка и серебра полученных нашим способом не было обнаружено (Протокол лабораторных испытаний № 59 от 13.02.2024 Лаборатории отдела испытаний Ошского городского центра профилактики заболеваний и Госсанэпиднадзора с функциями координации деятельности службы по Ошской области).

Результаты и обсуждение

Химический состав и строение синтезированных наночастиц оксида цинка и серебра были определены рентгенофазовым анализом РФА. Характерные пики оксида цинка были выделены в областях 31.76, 34.42, 36.25, 47.53, 56.60, 62.86, 66.37, 67.96, 69.09 2(ϴ).

Средний размер наночастиц оксида цинка составляет 20 нм и размер наночастиц серебра составляет 18 нм. Статистический анализ Колмогорова Смирнова показал нормальное распределение размеров синтезированных наночастиц, Таблица. В отличие от ИК спектроскопии, которая показывает изменения дипольных моментов, рамановская спектроскопия показывает изменения поляризуемости молекулярных связей. В рамановской спектроскопии монохроматическое излучение проходит через образец таким образом, что оно может отражаться, поглощаться или рассеиваться.

Таблица СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОЛМОГОРОВА СМИРНОВА

НА НОРМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ СИНТЕЗИРОВАННЫХ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА ЦИНКА И СЕРЕБРА

	Статистика теста KS (D)	p-значение	Среднее значение	Медиана	ϭ
Наночастицы оксида цинка ZnO	0.19707	0.67064	20.37167	19.75	2.898253
Наночастицы серебра Ag	0.38057	0.0823	18.001	16.85	2.856289

На Рисунке 1 показан рамановский спектр синтезированных наночастиц оксида цинка. Получены спектры представленных полос, соответствующие колебательным модам, характерным для кристаллических ZnO которые располагаются соответственно на частотах 440 и 580 см-1, моды с максимумами интенсивности при 335 и 1040-1200 см-1, относящиеся к вибрациям второго порядка ZnO.

Рисунок 1. Рамановская спектроскопия наночастиц оксида цинка и серебра синтезированных химическим методом

Оксид цинка может образовывать гексагональную кристаллическую решётку типа вюрцита (Рисунок 2), структуру сфалерита, или цинковой обманки, с пространственной группой симметрии F4 3m кубической сингонии, и структуру хлорида натрия с пространственной группой симметрии Fm3 m с кубической сингонией .

При анализе ИК-спектроскопии наноструктурированного оксида цинка были выделены пики в полосе поглощения 436.63, 468.22, 517, 643.45 см-1 характерные для валентного колебания Zn–O, пики в полосе поглощения 871.82, 1379.49, 1559.79, 1629.85 см-1 для карбоксилат анионов СОО-, пики в полосе поглощения 1028.06, 2650, 2854.65, 3735.73 см-1 для О-Н группы, пики 2032.32, 2222.47, 2359.79 см-1 в полосе поглощения для функциональной группы О=С=О и 1384.89 см-1 характерной для функциональной группы

С=О.

Рисунок 2. Кристаллическая структура оксида цинка с гексагональной сингонией, с пространственной группой симметрии P63 mc, №186

Вывод

Наночастицы оксида цинка и серебра синтезированы химическим методом и обладают антибактериальными, ранозаживляющими свойствами.

Исследованы фазовый состав, строение и свойства синтезирванных наночастиц оксида цинка и серебра. Кожно раздражающее действие косметического лечебного геля, содержащего синтезированные наночастицы оксида цинка и серебра, не было обнаружено.

Предложенный способ синтеза наночастиц позволяет получить чистые наночастицы оксида цинка и серебра без примесей.