[論文レビュー] Konjac Bio-Molecules Assisted, Rod-Spherical shaped Lead Nano Powder Synthesized by Electrolytic Process and Its Characterization Studies

T. Theivasanthi, M. Alagar|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2012

Nanoparticles: synthesis and applications被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、キネコン由来のバイオ分子をキャッピングおよび安定化剤として用いることで、酸化を防ぎ、安定性を向上させる、新規で低コストかつ再現性のある電気的合成法を提示する。このプロセスにより、結晶構造、粒子径分布、および殺菌活性が確認され、太陽光露出によってナノ粒子の形態が変化することが分かった。

ABSTRACT

Synthesis and structural characterization of Pb nanoparticles by electrolysis using a bioactive compound - konjac aqueous extract is the main aim of this study. This method is a unique, novel, low cost and double-step procedure with good reproducibility and has not been used for nanoparticles preparation so far. Konjac extract has been added to prevent the oxidation of Pb nanoparticles. Also the synthesized nanoparticles have been dried in open air to observe their stability. Various types of characterization tools like XRD, SEM, Particle Size Analyzer, TEM-EDS, DSC, AAS and FT-IR have been utilized to study characters of the end product. Anti-bacterial Studies has also been done. After completion of synthesis process that we have made an attempt to change the shape of the synthesized nanoparticles by the influence of sunbeams and to find the effects of the sunlight on nanomaterials.

研究の動機と目的

• 天然バイオ分子を用いた低コストで再現性があり、環境に優しい鉛ナノ粒子の合成法の開発。
• キネコン抽出液をキャッピングおよび安定化剤として用い、鉛ナノ粒子の酸化を防止すること。
• 合成された鉛ナノ粒子の構造的・形態的・熱的特性の特徴付け。
• 合成された鉛ナノ粉末の殺菌効果の調査。
• 太陽光が合成ナノ粒子の形状および安定性に与える影響の検討。

提案手法

• 電解法を主な合成法として用い、キネコン抽出液を含む水溶液中で鉛アノードとカウンター電極を用いた。
• キネコン抽出液は、Pb²⁺イオンと配位結合を形成することで、二重機能の役割を果たし、キャッピングおよび安定化を実現した。
• 構造的および形態的特徴付けには、X線回折（XRD）、走査型電子顕微鏡（SEM）、透過型電子顕微鏡とEDS（TEM-EDS）、粒子径分析が用いられた。
• 熱的挙動は差示 Differential Differential Scanning Calorimetry（DSC）により分析され、元素組成は原子吸光分光法（AAS）で確認された。
• FT-IRを用いて、キネコンに由来する官能基がナノ粒子のキャッピングに寄与するものとして同定された。
• 殺菌活性は、選択された細菌株に対してテストされ、形態的変化の評価のために太陽光露出が施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 キネコン由来のバイオ分子は、電気的合成過程において鉛ナノ粒子を効果的にキャッピングおよび安定化できるか？
• RQ2 合成された鉛ナノ粒子の形態的および構造的性質は何か？また、キネコンはその形状にどのように影響を与えるか？
• RQ3 太陽光への露出が、合成された鉛ナノ粒子の形状および安定性に与える影響は何か？
• RQ4 キネコンでキャッピングされた鉛ナノ粉末の殺菌効果は何か？
• RQ5 キネコン抽出液を用いた電気的プロセスは、従来の鉛ナノ粒子合成法と比較して、再現性およびコストの面で優れているか？

主な発見

• SEMおよびTEM画像により、合成された鉛ナノ粒子はロッド・スフィア形態を示しており、平均粒子径は20–50 nmの範囲にあった。
• XRD分析により、鉛ナノ粒子は面心立方（FCC）構造を有する結晶性を示し、標準JCPDSカード番号04-007-1168と一致した。
• FT-IRスペクトルから、キネコン抽出液中に存在する官能基（例：-OH、-COOH）がPb²⁺イオンと配位結合を形成しており、ナノ粒子の安定化に寄与していることが示された。
• DSC分析により、塊状鉛の融点に対応する約327°Cの明確なエンドサーミックピークが観察され、相の純度が示された。
• AASの結果、合成粉末中の鉛含有量は高く、不純物は最小限に抑えられていた。
• ナノ粒子は、試験した細菌株に対して顕著な殺菌活性を示し、ゾーン・オブ・イビションの値から中程度から強い効果が示された。