تأثیر pH و زمان فرایند هیدروترمال بر سنتز نانوذرات فریت ‌منگنز

نویسندگان

1 1. گروه مهندسی نانو، دانشکده علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه اصفهان

2 2. دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

نانوذرات فریت منگنز کاربردهای زیادی به‌ویژه در تشخیص و درمان پزشکی و همچنین جدایش بیومولکول‌ها دارند. در این پژوهش، تأثیر پارامترهای مختلف مانند pH محلول واکنش و زمان فرایند هیدروترمال بر سنتز فاز اسپینل در نانوذرات مورد ارزیابی قرار گرفت. ساختار کریستالی، ترکیب شیمیایی، مورفولوژی و اندازه ذرات سنتز شده توسط آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) مجهز به طیف‌سنج پراکندگی انرژی (EDS) تعیین شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان ‌داد که زمان 12 ساعت و 11=pH برای تشکیل نانوذرات تک فاز فریت منگنز (MnFe2O4) مناسب‌ است. بررسی‌های میکروسکوپی الکترونیکی روبشی گسیل میدانی، میانگین اندازه نانوذرات سنتز شده را حدود 50 نانومتر نشان داد. همچنین نتایج آزمون طیف‌سنجی پراکندگی انرژی نشان داد که حدود 20 درصد منگنز در ساختار نانوذرات فریت منگنز در شرایط بهینه وجود دارد. بنابراین، نانوذرات فریت منگنز سنتز شده به‌روش هیدروترمال در این پژوهش، به‌دلیل کوچک بودن اندازه‌ ذرات و توزیع اندازه باریک می‌تواند گزینه مناسبی برای کاربردهای زیست پزشکی باشند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of pH and Duration of Hydrothermal Process on the Synthesis of Manganese Ferrite Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • S. Faraji 1
  • Gh. Dini 1
  • M. Zahraei 2
1 1. Department of Nanotechnology Engineering, Faculty of Advanced Sciences and Technologies, University of Isfahan, Iran.
2 2. Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.
چکیده [English]

Manganese ferrite nanoparticles (NPs) have different applications, especially in medical diagnosis and treatment as well as the biomolecule separation,. In this research, the effects of various parameters such as the pH of reaction solution and  the hydrothermal process duration on the synthesis of spinel phase in NPs were evaluated. Crystal structure, chemical composition, morphology and size of synthesized particles were investigated by the X-ray diffraction (XRD) analysis and field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy (EDS). The XRD results showed that the process duration of 12 h and pH=11 were suitable for the formation of monophase manganese ferrite NPs. The FE-SEM investigations showed that the average size of the synthesized NPs was about 50 nm. Moreover, the EDS analysis showed the presence of about 20% of manganese in the NPs structure. Hydrothermally synthesized manganese ferrite NPs in this researchcould be, therefore,  a good candidate for the biomedical application due to their small size and narrow size distribution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • pseudopotential
  • band structure
  • density of states
  • dielectric function
  • refractive index
  • Loss function

مراجع

1. Poole, J. C. P., and Owens, F. J., Introduction to Nanotechnology, p. 165, John Wiley & Sons, New York, 2003.
2. Abbasi, E, Milani, M., Fekri Aval, S., Kouhi, M., Akbarzadeh, A., and Tayefi Nasrabadi, H., “Silver Nanoparticles: Synthesis Methods, Bio-applications and Properties”, Critical Reviews in Microbiology, Vol. 42, pp. 173-180, 2016.
3. Kreyling W. G., Semmler-Behnke, M., and Chaudhry, Q. A., “Complementary Definition of Nanomaterial”, Nano Today, Vol. 5, pp. 165-168, 2010.
4. Ling, D., Lee, N., and Hyeon, T., “Chemical Synthesis and Assembly of Uniformly Sized Iron Oxide Nanoparticles for Medical Applications”, Accounts of Chemical Research, Vol. 48, pp. 1276-1288, 2015.
6. Veiseh, O., Gunn, J. W., and Zhang, M., “Design and Fabrication of Magnetic Nanoparticles for Targeted Drug Delivery and Imaging”, Advanced Drug Delivery Reviews, Vol. 62, pp. 284-304, 2010.
7. Na, H. B., Song, I. C., and Hyeon, T., “Inorganic Nanoparticles for MRI Contrast Agents”, Advanced Materials, Vol. 21, pp. 2133-2148, 2009.
8. Oliveira, L. C. A, Fabris, J. D., Rios, R. R. V. A., Mussel, W. D. N., and Lago, R. M., “Fe3-xMnxO4 Catalysts: Phase Transformations and Carbon Monoxide, Oxidation”, Applied Catalysis A: General, Vol. 259, pp. 253-259, 2004.
9. Galvao, W. S., Neto, D., Freire, R. M., and Fechine, P., “Super-paramagnetic Nanoparticles with Spinel Structure: a Review of Synthesis and Biomedical Applications”, Solid State Phenomena, Vol. 241, pp. 139-176, 2016.
10. Reddy, D. H. K., and Yun, Y. S., “Spinel Ferrite Magnetic Adsorbents: Alternative Future Materials for Water Purification”, Coordination Chemistry Reviews, Vol. 315, pp. 90-111, 2016.
11. Ai, H., “Layer-by-layer Capsules for Magnetic Resonance Imaging and Drug Delivery”, Advanced Drug Delivery Reviews, Vol. 63, pp. 772-788, 2011.
12. Hao, D., Ai, T., Goerner, F., Hu, X., Runge, V. M., and Tweedle, M., “MRI Contrast Agents: Basic Chemistry and Safety”, Journal of Magnetic Resonance Imaging, Vol. 36, pp. 1060-1071, 2012.
13. Liu, J., Qiao, S. Z., and Hu, Q. H., “Magnetic Nanocomposites with Mesoporous Structures: Synthesis and Applications”, Small, Vol. 7, pp. 425-443, 2011.
15. Zahraei, M., Monshi, A., Del Puerto Morales, M., Shahbazi-Gahrouei, D., Amirnasr, M., and Behdadfar, B., “Hydrothermal Synthesis of Fine Stabilized Superparamagnetic Nanoparticles of Zn 2+ Substituted Manganese Ferrite”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 393, pp. 429-436, 2015.
16. Qiao, R., Yang, C., and Gao, M., “Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles: from Preparations to in Vivo MRI Applications”, Journal of Materials Chemistry, Vol. 19, pp. 6274-6293, 2009.
17. Xuan, Y., Li, Q., and Yang, G., “Synthesis and Magnetic Properties of Mn-Zn Ferrite Nanoparticles”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 312, pp. 464-469, 2007.
18. Xiao, L., Zhou, T., and Meng. J., “Hydrothermal Synthesis of Mn-Zn Ferrites from Spent Alkaline Zn-Mn Batteries”, Particuology, Vol. 7, pp. 491-495, 2009.
19. Wang, H., Yao, Q., Wang, C., Ma, Z., Sun, Q., Fan, B., Jin, C., and Chen, Y., “Hydrothermal Synthesis of Nanooctahedra MnFe2O4 Onto the Wood Surface with Soft Magnetism, Fire Resistance and Electromagnetic Wave Absorption”, Nanomaterials, Vol. 7, pp. 118-128, 2017.
21. Behdadfar, B., Kermanpur, A., Sadeghi-Aliabadi, H., Morales, M. P., and Mozaffari, M., “Synthesis of Aqueous Ferrofluids of ZnxFe3-xO4 Nanoparticles by Citric Acid Assisted Hydrothermal-reduction Route for Magnetic Hyperthermia Applications”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 324, pp. 2211-2217, 2012.
22. Arami, H., Stephen, Z., Veiseh, O., and Zhang, M., “Chitosan-coated Iron Oxide Nanoparticles for Molecular Imaging and Drug Delivery”, Advances in Polymer Science, Vol. 243, pp. 163-184, 2011.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 37، شماره 1
خرداد 1397
صفحه 105-111

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی