Sol–gélová syntéza nanočastíc ZnO – porovnanie anorganickej metódy s pridaním humínových kyselín a extraktu z brezy (Betula sp.)

Sol–gélová syntéza nanočastíc ZnO – porovnanie anorganickej metódy s pridaním humínových kyselín a extraktu z brezy (Betula sp.)

Rok:
2016

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
100%
Prevedenie (dizajn)
100%
Diskusná interakcia
100%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Mgr. Eva Duborská100%100%100%
Mgr. Katarína Boriová100%100%100%
Dr. Martin Urík100%100%100%
Barbora Žiaková100%100%100%
ISBN: 978-80-972360-0-7

Sol–gélová syntéza nanočastíc ZnO – porovnanie anorganickej metódy s pridaním humínových kyselín a extraktu z brezy (Betula sp.)

Martin Šebesta1
1 Ústav laboratórneho výskumu geomateriálov, Prírodovedecká fakulta, Univerzita Komenského v Bratislave, Mlynská dolina, Ilkovičova 6, 842 15 Bratislava, Slovenská republika
sebestam@fns.uniba.sk

Nanočastice sú formou látok, ktorá sa na Zemi objavila s jej vznikom a s postupným vývojom a diferenciáciou zemského povrchu a jeho stabilizáciou. V nanorozmeroch sa nachádzajú frakcie jemného popolčeka z požiarov lesov ako aj z výbuchov sopiek. V prírode sa vyskytujú ako pôdne koloidné minerály, morské a atmosférické aerosóly a prach z kozmu alebo aridných oblastí. Časti odumretých mikroorganizmov, prírodné organické látky, niektoré vírusy, či bunkové štruktúry tiež spadajú do sféry nanosveta. S rastúcim záujmom o tieto formy látok, boli vytvorené syntetické nanočastice, ktoré poskytujú lepšie kombinácie vlastností, nové vlastnosti, či lepšie vlastnosti ako makročastice s rovnakým chemickým zložením. So zvyšovaním aplikácie syntetických nanočastíc prišiel aj záujem využiť prírodné procesy na jednoduchšiu a účinnejšiu syntézu, ktorá by bola navyše priateľskejšia k životnému prostrediu. Transformácia hmoty účinkami organizmov a ich výlučkov má dopomôcť k biosyntéze nanočastíc. Bunkové povrchy organizmov, ich časti, či výlučky môžu slúžiť ako jadrá pre kryštalizáciu, usmerňovať ich rast, ale môžu vytvárať aj obal stabilizujúci nanočastice v prostredí [1].

Nanočastice ZnO (nZnO) nachádzajú nové využitia v elektrotechnike, tiež sa aplikujú ako UV filtre v opaľovacích krémoch alebo ako nanohnojivá. Preto sa hľadajú cesty k ich syntéze pomocou metód zelenej chémie, akou je aj biosyntéza [2]. V tejto práci boli nZnO vytvorené jednoduchou sol-gélovou metódou, kde pri izbovej teplote boli pripravené nZnO tromi spôsobmi: (1) anorganickým a za prítomnosti dvoch rôznych prírodných organických látok, (2) humínových kyselín a (3) extraktu z brezy (Betula sp.). Tieto látky mali zlepšiť parametre ako monodisperzitu, veľkosť nanočastíc a vytvoriť im obal poskytujúci väčšiu stabilitu v suspenzii. Posun maxima nameraného UV-vis spektrofotometrom pri 360 nm do nižších vlnových dĺžok poukazuje na zvýšenie energie zakázaného pásu nZnO vytvorených za prítomnosti prírodných organických látok. Toto zvýšenie bolo dané do súvisu s menšou veľkosťou nanočastíc vytvorených biosyntézou. Práškovou röntgenovou difrakciou sa zistilo, že nZnO sú nanokryštálmi minerálu zinkitu a podporilo sa predchádzajúce pozorovanie, kde výpočty veľkosti podľa Scherrerovej rovnice [3] tiež poukázali na menší rozmer kryštalických fáz nanočastíc zinkitu vytvorených v prítomnosti humínových kyselín a extraktu z brezy. Biosyntéza nZnO za prítomnosti humínových kyselín a extraktu z brezy tak môže prispieť k zlepšeniu vlastností nZnO a zvýšiť ich potenciál na uplatnenie v oblastiach, ktoré vyžadujú lepšiu stabilitu v suspenziách a menšie veľkosti nanočastíc.

Poďakovanie: 

Práca bola vytvorená v rámci projektu UK/139/2016.

Zdroje: 

1. KOLENČÍK, M., URÍK, M. and ČAPLOVIČOVÁ M. 2014. Unexpected formation of Ag2SO4 microparticles from Ag2S nanoparticles synthesised using poplar leaf extract. Environmental Chemistry Letters. 12(4), 551-556. ISSN 1610-3661.
2. GNANASANGEETHA, D., and SARALATHAMBAVANI, D. 2013. One Pot Synthesis of Zinc Oxide Nanoparticles via Chemical and  Green Method  Research. Journal of Material Sciences. 1(7), 2320-6055. ISSN 2320-6055.
3. BECHERI, A., et al. 2008. Synthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles: application to textiles as UV-absorbers. Journal of Nanoparticle Research. 10(4), 679-689. ISSN 1572-896X.

Diskusia

Za akým účelom pripravujete nanočastice upravené humínovými kyselinami, resp. rastlinnými extraktmi? Uvažujete v tejto súvislosti s ich využitím pre "dobro ľudstva"?

Nami pripravené nanočastice budú použité v ďalších experimentoch, kde sa bude pozorovať ich vplyv na vláknité huby a rastliny. Pri rastlinách sa bude pozorovať ich transfér do nadzemných častí. Vyhodnotia sa zmeny prestupu nZnO do rastlín medzi časticami upravenými biomolekulami a tými, ktoré upravené neboli.

Kedže zinok je častou deficitnou mikroživinou (pre rastliny, ale aj pre človeka), aplikácia nZnO v poľnohospodárstve môže pomôcť tento problém riešiť a prispieť k lepším úrodám poľnohospodárskych plodín, ktoré budú fortifikované o Zn a tým aj môžu prispievať k jeho dostatočnému zastúpeniu v potravinách konzumovaných ľuďmi.