Sonochemistry and Other Novel Methods Developed for the Synthesis of Nanoparticles

Gedanken, Aharon; Mastai, Yitzhak

doi:10.1002/352760247x.ch6

Cited by 16 publications

(3 citation statements)

References 158 publications

(241 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Common methods for the production of gold nanoparticles using typical chemical reduction methods, including the classical Turkevich citrate reduction method, 26,27 and some modifications are done using a variety of organic solvents. [28][29][30] In these procedures, typically, HAuCl 4 is reduced by citric acid which simultaneously functions as a stabilizing agent 31 or by NaBH 4 in the presence of thiol or carboxylic acid stabilizers. 32 Sometimes, pernicious and highly volatile organic solvents are used as the reaction medium in those processes, such as the hydrazine hydrate reduction, 33 polyol process and modified polyol process, 34,35 photochemical reduction, 36,37 electrochemical reduction, 38 and microwave induction.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Stability and binding interaction of bilirubin on a gold nano-surface: steady state fluorescence and FT-IR investigation

Maity

Das

Maiti

2014

Phys. Chem. Chem. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

A gold nanoparticle exhibits strong absorption and emission due to its unique physical geometry and surface plasmon resonance phenomena. A further modification with organic molecules makes it more appropriate for biological applications. The current manuscript illustrated the optical behavior and stability of bilirubin (BR) coated gold (AuBR) nanoparticles, using BR itself as a reducing agent. In addition, FT-IR and steady state fluorescence measurements were performed to illustrate the binding interaction of BR with the Au(III) ion and the nanoparticles. BR showed a strong affinity towards Au(III) and the measured binding constant was ∼4.3 × 10(5) M(-1). It caused reduction of the Au(III) ion and rendered the formation of cubic face centered AuBR nanoparticles, which were ∼20 nm in diameter. The particles were stabilized as BR was bound to the gold nanoparticle surface, which was confirmed by FT-IR measurement. An intense carboxyl C=O stretching vibration at 1695 cm(-1) was observed for the BR powder but was absent for the AuBR nanoparticles. However, two weak bands at ∼1563 and 1391 cm(-1), presumably due to the asymmetric and symmetric stretching vibrations of the carboxylate form (COO(-)), were found for the AuBR nanoparticles. A stretching vibration of lactam C[double bond, length as m-dash]O appeared at 1645 cm(-1) for BR and the band was shifted to 1647 cm(-1) for the AuBR nanoparticles. The stretching modes of pyrrole N-H and lactam N-H were detected at 3406 cm(-1) and 3267 cm(-1), respectively, for BR. However, the pyrrole N-H band shifted to 3446 cm(-1) and became broader for the AuBR nanoparticles. The observed blue shift in the lactam C[double bond, length as m-dash]O and N-H vibrations of the AuBR nanoparticles indicated a weakening/absence of internal hydrogen bonds between the carboxyl groups and the four N-H bonds in the BR moiety. The binding of BR to the surface provides great stability to the nanoparticles, which remained monodispersed in the large pH range (pH 4 to 12) for more than a month. However, under acidic pH conditions the particles associated to form bigger particles and the plasmon resonance band shifted as they grew; the plasmon resonance band shifted from 525 nm (at pH 7.0) to 555 nm (at pH 3.0). The particles also remained stable in the presence of a higher concentration of salt (KCl and NaCl) in the dispersing media.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Stability and binding interaction of bilirubin on a gold nano-surface: steady state fluorescence and FT-IR investigation

Maity

Das

Maiti

2014

Phys. Chem. Chem. Phys.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…No crystallinity was evident under HR-TEM study. This confirms previous studies, which proved that sonoelectrodeposition under continuous ultrasonication leads to the formation of amorphous materials [38].…”

Section: Sole Synthesis Of Metal Speciessupporting

confidence: 93%

Improvement of fuel cell anodes using sono-electrochemical methods

Sakkas¹

View full text Add to dashboard Cite

Για τη σύνθεση νανοσωματιδίων οξειδίων των μετάλλων και μετάλλων χρησιμοποιήθηκαν αντίστοιχα μέθοδοι ηχοχημείας και ηχοηλεκτροχημείας. Ταυτόχρονα, με τη δράση των υπερήχων, επιτεύχθηκε διακόσμηση (decoration) τεχνολογικώς ώριμων σκονών ανόδων κυψελών καυσίμων. Οι τροποποιημένες σκόνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην πλευρά της ανόδου κυψελών στερεού οξειδίου και μεμβράνης εναλλαγής πρωτονίων. Στην περίπτωση της ηχοχημικής σύνθεσης, οργανομεταλλικές ενώσεις διαλελυμένες σε οργανικούς διαλύτες αποτέλεσαν τα πρόδρομα υλικά ενώ κατά την ηχοηλεκτροχημική σύνθεση, άλατα μετάλλων σε υδατικό διάλυμμα έδωσαν νανοσωματίδια μετάλλων με τη βοήθεια σταθεροποιητών οργανικής σύστασης.Οι νανοσχηματισμοί οξειδίων των μετάλλων που συντέθηκαν ήταν αυτοί του βολφραμίου, μολυβδαινίου και ρηνίου, ενώ τα νανοσωματίδια μετάλων που συντέθηκαν ήταν αυτά του χρυσού, του χαλκού και της πλατίνας. Κάθε είδος υλικού που προετοιμάστηκε, διακοσμήθηκε τελικώς επί σκόνης μηχανικού μίγματος οξειδίου του νικελίου και τροποποιημένης με γαδολίνιο δημητρίας. Εκτός αυτών, σωματίδια carbon black διακοσμήθηκαν με νανοσωματίδια πλατίνας. Το carbon black αποτελεί μια ενεργοποιημένη μορφή άνθρακα η οποία χρησιμοποιείται κατά κόρον σε μεμβράνες εναλλαγής πρωτονίων. Ως εκ τούτου, ένας από τους κυριότερους στόχους των τεχνικών διακόσμησης που αναπτύχθηκαν σε αυτή τη μελέτη ήταν ο έλεγχος της φόρτισης νανοσχηματισμών επί σωματιδίων σκόνης υποστρώματος. Την ίδια στιγμή, η μέθοδος διακόσμησης ήταν σημαντικό ν' αφήνει αρκετή εκτεθειμένη επιφάνεια διαθέσιμη ώστε να μπορούν να λειτουργούν ως αναμένται στην άνοδο μια κυψέλης καυσίμου.Η ηχοχημεία οφείλει τη δύναμή της στα κύματα υπερήχων τα οποία προκαλούνται εντός ενός υγρού μέσου. Τα κύματα αυτά δημιουργούν κατά τόπους στο υγρό απειροελάχιστες κοιλότητες, οι οποίες αυξομειώνονται περιοδικά με το χρόνο έως ότου φτάνουν σε ένα μέγεθος στο οποίο καταρρέουν. Κατά την κατάρρευση, όλες οι αέριες ουσίες οι οποίες καταλάμβαναν την κοιλότητα εξαναγκάζονται να συσσωρευθούν σε ένα απειροελάχιστο σημείο στο κέντρο της τέως ζώσας κοιλότητας. Σε αυτό ακριβώς το σημείο αναπτύσσονται ιδιαίτερα αυξημένες ποσότητες θερμοκρασίας και πίεσης, και μάλιστα μέσα σε ένα εξαιρετικά βραχύ χρονικό διάστημα. Κάτω από αυτές τις συνθήκες είναι πλέον δυνατόν να συντεθούν νανοϋλικά.Στην ηχοηλεκτροχημεία, εξ άλλου, χρησιμοποιείται η μέθοδος της ηλεκτροαπόθεσης ούτως ώστε να επιτραπεί η σύνθεση και ανάπτυξη σωματιδίων των μετάλων επί της ελεύθερης μεταλλικής επιφάνειας του ηλεκτροδίου εργασίας. Ακολούθως, αξιοποιείται η δράση του υπερήχου έτσι ώστε να επιτύχει την απόσχιση σωματιδίοων από το ηλεκτρόδιο. Με αυτό τον τρόπο λαμβάνει χώρα η σύνθεση και καθαρών μετάλλων νανομετρικής κλίμακας.Για τη σύνθεση νανοσωματιδίων οξειδίων των μετάλλων του βολφραμίου, του μολυβδαινίου και του ρηνίου χρησιμοποιήθηκαν αντίστοιχα οι πρόδρομες ουσίες W(CO)$_6$, Mo(CO)$_6$ και Re$_2$(CO)$_{10}$. Από την άλλη, τα πειράματα που σχεδιάστηκαν με στόχο τη σύνθεση νανοσωματιδίων μεταλλικού χρυσού, χαλκού και πλατίνας συμπεριλάμβαναν αντίστοιχα τις πρόδρομες ουσίες HAuCl$_{4}\cdot$3H$_2$O, CuSO$_{4}\cdot$5H$_2$O και PtCl$_{6}\cdot$H$_{2}$O. Στα υδατικά πρόδρομα διαλύματα πραγματοποιήθηκε επίσης ρύθμιση του pH με την προσθήκη των σχετικών αντιδραστηρίων. Σε κάθε περίπτωση προστέθηκε poly(N-vinyl-2-pyrrolidone) ως επιφανειοδραστική ουσία η οποία δρα ως ανασταλτικός παραγών ως προς την ανάπτυξη μεγάλων κρυσταλλικών δομών. Ως υλικά προς διακόσμηση χρησιμοποιήθηκαν NiO/GDC και carbon balck, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ακριβώς όπως αγοράσθηκαν από σχετικές εταιρίες σύνθεσης υλικών κυψελών καυσίμων.Τα πειράματα σύνθεσης οξειδίων των μετάλλων έδειξαν ότι η ένταση των υπερήχων όπως και το είδος του οργανικού διαλύτη που χρησιμοποιείται είναι σε θέση να επιδράσουν στην τελική διασπορά μεγέθους όπως επίσης και μορφολογία των δημιουργούμενων νανοσχηματισμών. Την ίδια στιγμή, ο λόγος βάρους πρόδρομης ουσίας και υποστρώματος όπως επίσης η ένταση και διάρκεια του υπερήχουβρέθηκαν να επηρεάζουν την έκταση της φόρτισης των νανοσχηματισμών επί του υποστρώματος. Ηλεκτρονική μικροσκοπία διερχόμενης δέσμης (TEM) χρησιμοποιήθηκε κυρίως για την αναγνώριση του τελικού προϊόντος όπως αυτό προέκυψε σε κάθε προσπάθεια σύνθεσης. Επιπροσθέτως, χαρακτηριστικές νανομορφολογίες εξετάσθκαν με σκεδασμό ηλεκτρονίων επί επιλεγμένων περιοχών (SAED) και έδωσαν σημαντικές πληροφορίες σχετικά με την νανοκρυσταλλικότητα και στοιχειομετρία όλων των υλικών που συντέθηκαν.Η πειραματική διαδικασία σύνθεσης νανοσωματιδίων των μετάλλων ακολούθησε μια αρχή παλμικής ηλεκτροαπόθεσης ακολουθούμενης από ένα βραχύ διάστημα δράσης υπερήχου. Ο κύκλος αυτός συνεχίστηκε έως ότου επιτευχθεί ένα σχετικά πυκνό κολλοείδες διάλυμα σωματιδίων μετάλλου, τα οποία θα διατηρούσαν το μέγεθός τους και διασπορά λόγω του επιφανειοδραστικού που χρησιμοποιήθηκε. Κολλοειδή διαλύματα ηχοβολήθηκαν κατόπιν μαζί με σκόνη υποστρώματος η οποία βρέθηκε σε αιώρηση. Απεδείχθη ότι τα νανοσωματίδια του κολλοειδούς διαλύματος μπορούν να δικοσμηθούν επί των σωματιδίων της σκόνης υποστρώματος. Στην περίπτωση της πλατίνας χρησιμοποιήθηκε μια άλλη προσέγγιση. Το carbon black βρέθηκε σε αιώρηση εντός του πρόδρομου διαλύματος με αποτέλεσμα κατά τη σύνθεση των νανοσωματιδίων πλατίνας να λάβει χώρα in-situ η διακόσμηση των σωματιδίων carbon black. Εκτός της μικροσκοπίας TEM, η χρήση της δυναμικής σκέδασης του φωτός (DLS) βοήθησε πολύ στο να καθοριστούν οι διάρκειες των επί μέρους παλμών.Όλες οι τιμές φόρτισης των διακοσμήσεων αποφασίσθηκαν με βάση τη βιβλιογραφία. Ο απότερος στόχος ήταν ο καθορισμός μεθόδου που θα μπορούσε να δώσει υλικό με κατάλληλες φορτίσεις έτσι ώστε το ίδιο να χρησιμοποιηθεί σε πειραματικές διατάξεις κυψελών καυσίμου. Επιπροσθέτως, οι διακοσμημένες σκόνες που προετοιμάσθηκαν κατά την παρούσα μελέτη εστάλησαν και δοκιμάστηκαν σε διάταξη θερμοκρασιακά προγραμματιζόμενης αναγωγής \& οξείδωσης (TPR \& TPO). Ως εκ τούτου τα υλικά που συντέθηακν απεδείχθη ότι μπορούν να ενισχύσουν τη διαδικασία υγρής αναμόρφωσης του μεθανίου, του κυριότερου συστατικού του φυσικού αερίου.

show abstract

“…In sonochemistry, the formation of fine nanoparticles is attributed to the fast cooling rate. 24 As for laserinduced solution synthesis, convection of the fluid can cool down the reaction interfaces in a short period after the pulsed laser irradiation. It is likely that the fast cooling rate limits the crystal growth and leads to the formation of monodisperse ultrafine SnO 2 nanocrystals.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Laser-induced solution synthesis and deposition: A generic method to make metal chalcogenide nanotubes at high rate with high consistency

Liu

2013

Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part N:

View full text Add to dashboard Cite

This article reports a new processing method for manufacturing nanotubes and possibly other nano entities with consistency at high rate. We show that this method can be applied for a wide range of materials, as demonstrated by a variety of metal chalcogenides. The proposed novel laser-induced solution synthesis and deposition method is a quantum jump for improving the consistency and manufacturing rate of chemical bath deposition and electroless deposition. We demonstrate the generic nature of this method by synthesizing nanocrystals of a number of arbitrarily selected metal chalcogenides, that is, tin oxide, iron oxide, manganese oxide and zinc sulfide, and depositing each of them in an iontrack polymer membrane for making uniform nanotubes. The mechanism of the tube formation is discussed. High consistency, fast growth rate, scalability and the ability of laser patterning are observed. Moreover, high-resolution transmission electron microcopy images indicate that the nanotubes made by this method, as demonstrated in SnO 2 , are coalesced by monodisperse ultrafine nanoparticles.

show abstract

Sonochemistry and Other Novel Methods Developed for the Synthesis of Nanoparticles

Cited by 16 publications

References 158 publications

Stability and binding interaction of bilirubin on a gold nano-surface: steady state fluorescence and FT-IR investigation

Stability and binding interaction of bilirubin on a gold nano-surface: steady state fluorescence and FT-IR investigation

Improvement of fuel cell anodes using sono-electrochemical methods

Laser-induced solution synthesis and deposition: A generic method to make metal chalcogenide nanotubes at high rate with high consistency

Contact Info

Product

Resources

About