[論文レビュー] Electrolytic Synthesis and Characterizations of Silver Nanopowder

T. Theivasanthi, M. Alagar|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2011

Gold and Silver Nanoparticles Synthesis and Applications参考文献 3被引用数 52

ひとこと要約

本研究では、AgNO3を前駆体として用い、低コストで環境に配慮した電気分解法により銀ナノ粉末を合成する手法を提示している。急速な生産が可能であり、高結晶性で粒子径24 nmの銀ナノ粒子が得られた。XRD、SEM、FT-IRによる特性評価により、単相構造と24 m²/gの比表面積が確認され、これが試験した菌株に対する抗菌活性の向上と関連している。

ABSTRACT

This work reports a simple, novel, cost effective and eco-friendly electrolytic synthesis of silver nanoparticles using AgNO3 as metal precursor. The synthesis rate is much faster than other methods and this approach is suitable for large scale production. They are characterized by XRD, SEM and FT-IR techniques to analyze size, morphology and functional groups. XRD studies reveal a high degree of crystallinity and monophasic Ag nanoparticles. Their particle size is found to be 24 nm and specific surface area (SSA) is 24 m2/g. Analysis of Ag nanoparticles SSA reports that increasing their SSA improves their antibacterial actions. Microbiology assay founds that Ag nanoparticles are effective against E.coli and B.megaterium bacteria. SSA of bacteria analysis reveals that it plays a major role while reacting with antimicrobial agents.

研究の動機と目的

• 大規模合成に適した単純でコスト効率が良く、環境に配慮した銀ナノ粒子の合成法を開発すること。
• 従来の化学的または物理的手法と比較して、より高速な合成速度を達成すること。
• 合成された銀ナノ粉末の構造的・形態的・表面的特性を特徴づけること。
• 比表面積（SSA）と関連付けて、ナノ粒子の抗菌効果を評価すること。
• SSAと抗菌性能との相関関係を確立すること。

提案手法

• 金属前駆体としてAgNO3を用い、水溶液中の電解液で電気分解を実施した。
• 一定電流または一定電圧を印けて、カソードでAg+イオンを金属銀に還元した。
• X線回折（XRD）を用いてナノ粒子の結晶性および相純度を確認した。
• 走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて粒子径および形状の形態的分析を行った。
• フーリエ変換赤外分光法（FT-IR）を用いて表面官能基およびキャッピング剤を同定した。
• 比表面積（SSA）は、XRDからの粒子径および結晶性データに基づいて計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電気分解法は、従来の技術と比較して、より高速かつ持続可能に銀ナノ粒子を合成できるか？
• RQ2 合成された銀ナノ粒子の結晶性および相純度はいかほどか？
• RQ3 ナノ粒子の比表面積（SSA）は、その抗菌活性とどのように相関するか？
• RQ4 合成された銀ナノ粉末の形態的構造および粒子径分布はどのようなものか？
• RQ5 表面官能基は、ナノ粒子の安定性および反応性にどの程度影響を与えるか？

主な発見

• 電気分解合成法により、高結晶性で単相の面心立方構造を有する銀ナノ粒子が得られた。
• XRDデータおよびシュレル方程式を用いて、平均粒子径が24 nmであると特定された。
• ナノ粒子の比表面積（SSA）は24 m²/gと計算され、高い反応性の可能性を示した。
• 抗菌試験により、試験した細菌株に対して顕著な活性が確認され、SSAが抗菌効果の主要因であることが示された。
• 合成速度は、従来の化学的還元法よりも顕著に高速であり、スケーラビリティを支持するものであった。
• FT-IR分析により、コロイド安定性および表面反応性に寄与すると考えられる表面官能基が同定された。