مقایسه روش‌های سنتز گرافن‌اکسید دو بُعدی و سنجش فعالیت زیستی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

2 گروه زیست‌شناسی ، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم، ایران

3 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

چکیده

گرافن اکسید ساختار دو بُعدی داشته و هیبریداسیون کربن‌های آن sp2 است. این ترکیب به دلیل داشتن الکترون‌های آزاد ویژگی رسانایی الکترونی بالایی از خود نشان می‌دهد. این ماده گزینه مناسبی برای کاربردهای گوناگون مانند صنایع پزشکی، زیست محیطی و ... است. هدف از این پژوهش مقایسه چهار روش گوناگون برای سنتز گرافن اکسید است و تجزیه و تحلیل‌های CHN، FT-IR، XRD، Raman، SEM و EDS برای شناسایی آن­ها انجام شد. همچنین فعالیت ضدباکتری آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور سنتز گرافن اکسید، چهار روش اصلاح شده Marcano (KMnO4,H2SO4/H3PO4)، روش Hummers (KMnO4, NaNO3, H2SO4)، روش اصلاح شده Hummers (KMnO4,H2SO4) و روش Brodie (KMnO4, H2SO4, HNO3) مقایسه شد. همچنین فعالیت ضدباکتریایی هر چهار روش بر روی باکتری‌های گرم مثبت (S.aureus و M. luteus) و گرم منفی (E.coli و V. harveyi)  به روش انتشار دیسک مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه‌های مطالعه حاضر نشان داد که روش Marcano به دلیل حذف NaNO3، افزایش مقدار KMnO4 و انجام واکنش در مخلوط 9 به 1 سولفوریک اسید / فسفریک ­اسید باعث افزایش کارایی اکسایش می‌شود. روش Marcano مقدار بیش­تری ازگرافن اکسید هیدروفیل را در مقایسه با روش Hummers یا دو روش بررسی شده دیگر فراهم می‌کند. میانگین اندازه ذره‌های گرافن‌اکسید سنتز شده با روش Marcano، براساس معادله دبای- شرر 92/19 نانومتر محاسبه شد. نتیجه‌های به دست آمده از بررسی فعالیت ضدباکتریایی نشان داد که هیچ یک از گرافن اکسید‌های سنتز شده دارای فعالیت ضدباکتریایی نیستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Hua D., Rai R.K., Zhang Y., Chung T.S., Aldehyde Functionalized Graphene Oxide Frameworks as Robust Membrane Materials for Pervaporative Alcohol Dehydration. Chemical Engineering Science, 161: 341-349 (2017).  
[2] Li F., Jiang X., Zhao J., Zhang S., Graphene Oxide: A Promising Nanomaterial for Energy and Environmental Applications. Nano Energy, 16: 488-515 (2015).
[3] Zhao J., Liu L., Li F., “Graphene Oxide: Physics and Applications”, Vol. 1, Springer. (2015).
[4] Srinivas G., Burress J. W., Ford J., Yildirim T., Porous Graphene Oxide Frameworks: Synthesis and Gas Sorption Properties. Journal of Materials Chemistry, 21: 11323-11329 (2011).
[5] Novoselov K.S., Geim A. K., Morozov S. V., Jiang D., Zhang Y., Dubonos S.V., Firsov A.A., Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science, 306: 666-669 (2004).
[6] Brodie B. C . XIII., On the Atomic Weight of Graphite. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 149: 249-259 (1859).
[7] Staudenmaier L., Verfahren Zur Darstellung Der Graphitsäure. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 31: 1481–1487 (1898).
[8] Hummers Jr W.S., Offeman R.E., Preparation of Graphitic Oxide. Journal of the American Chemical Society, 80: 1339-1339 (1958).
[9] Marcano D.C., Kosynkin D.V., Berlin J.M., Sinitskii A., Sun Z., Slesarev A., Tour J.M., Improved Synthesis of Graphene Oxide. ACS Nano, 4: 4806-4814 (2010).
[10] Lee X.J., Hiew B.Y. Z., Lai K. C., Lee L.Y., Gan S., Thangalazhy-Gopakumar S., Rigby S., Review on Graphene and its Derivatives: Synthesis Methods and Potential Industrial Implementation. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 98: 163-180 (2019).
[11] Akhavan O., Graphene Nanomesh by ZnO Nanorod Photocatalysts. ACS Nano, 4: 4174-4180 (2010).
[12] Sreeprasad T., Maliyekkal M.S., Deepti K., Chaudhari K., Xavier P.L., Pradeep T., Transparent, Luminescent, Antibacterial and Patternable Film Forming Composites of Graphene Oxide/Reduced Graphene Oxide. International Journal of Biological Macromolecules, 3(7): 2643-2654 (2011).
[13] Tu X., Luo S., Chen G., Li J., One‐Pot Synthesis, Characterization, and Enhanced Photocatalytic Activity of a BiOBr–Graphene Composite. Chemistry - A European Journal, 18: 14359-14366 (2012).
[14] Veisi H., Kavian M., Hekmati M., Hemmati S., Biosynthesis of the Silver Nanoparticles on the Graphene Oxide’s Surface using Pistacia Atlantica Leaves Extract and its Antibacterial Activity Against some Human Pathogens. Polyhedron, 161: 338-345 (2019).
[15] Sun X., Liu Z., Welsher K., Robinson J.T., Goodwin A., Zaric S., Dai H., Nano-Graphene Oxide for Cellular Imaging and Drug Delivery. Nano Research, 1: 203-212 (2008).
[16] Khanam P.N., Hasan A., Biosynthesis and Characterization of Graphene by using Non-Toxic Reducing Agent from Allium Cepa Extract: Anti-Bacterial Properties. International Journal of Biological Macromolecules, 126: 151-158 (2019).
[17] Gao C., Yu X-Y., Xu R-X., Liu J-H., Huang X-J., AlOOH-Reduced Graphene Oxide Nanocomposites: One-Pot Hydrothermal Synthesis and their Enhanced Electrochemical Activity for Heavy Metal Ions. ACS Applied Materials & Interfaces, 4: 4672-4682 (2012).
[18] Li Y., Yang D., Cui J., Graphene Oxide Loaded with Copper Oxide Nanoparticles as An Antibacterial Agent Against Pseudomonas Syringae Pv. Tomato. RSC Advances, 7: 38853-388 (2017).
[19] Higginbotham A.L., Kosynkin D.V., Sinitskii A., Sun Z., Tour J.M., Lower-Defect Graphene Oxide Nanoribbons from Multiwalled Carbon Nanotubes. ACS Nano, 4: 2059-2069 (2010).
[20] Ruiz O.N., Fernando K.S., Wang B., Brown N.A., Luo P. G., McNamara N. D., Bunker C. E., Graphene Oxide: A Nonspecific Enhancer of Cellular Growth. ACS Nano, 5: 8100-8107 (2011).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار