ในบทความล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน รายงานทางวิทยาศาสตร์นักวิจัยได้สำรวจการสังเคราะห์อนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ (ZnO NPs) สีเขียวโดยใช้สารสกัดของ Padina Pavonica ซึ่งเป็นสาหร่ายสีน้ำตาล พวกเขาประเมินประสิทธิภาพในการกำจัดสีย้อมเมทิลีนบลูออกจากสารละลายที่เป็นน้ำ
การวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของอนุภาคนาโนชีวภาพเหล่านี้ในการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมได้
ศึกษา: การสังเคราะห์สีเขียวของอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์โดยใช้สารสกัดพาดินา พาโวนิกา เพื่อการกำจัดโฟโตคะตาไลติกของเมทิลีนบลูอย่างมีประสิทธิภาพ– เครดิตรูปภาพ: Sudhakar Bisen/Shutterstock.com
ความเป็นมา
มลพิษที่เพิ่มขึ้นในแหล่งน้ำที่เกิดจากน้ำทิ้งและสีย้อมอุตสาหกรรมกลายเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ ในบรรดาสารมลพิษเหล่านี้ สีย้อมสังเคราะห์ โดยเฉพาะเมทิลีนบลู มีความเกี่ยวข้องเป็นพิเศษเนื่องจากความเป็นพิษและความคงทนในสิ่งแวดล้อม อนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ (ZnO NPs) ได้รับความสนใจอย่างมากจากคุณสมบัติเฉพาะตัว เช่น พื้นที่ผิวสูง กิจกรรมโฟโตคะตาไลติก และฤทธิ์ต้านจุลชีพ
คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ ZnO NP มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ออพติก และการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม วิธีการสังเคราะห์ ZnO NP แบบเดิมๆ มักจะเกี่ยวข้องกับการใช้สารเคมีที่เป็นพิษ ซึ่งสามารถบ่อนทำลายข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อมของพวกมันได้
ในทางตรงกันข้าม วิธีการสังเคราะห์สีเขียวใช้สารสกัดจากธรรมชาติ ซึ่งไม่เพียงแต่ลดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงเสถียรภาพและการทำงานของอนุภาคนาโนอีกด้วย การใช้สารสกัด Padina Pavonica มีแนวโน้มที่ดีเป็นพิเศษเนื่องจากมีสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ช่วยในการลดไอออนของสังกะสีเพื่อสร้าง ZnO NP ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การศึกษาในปัจจุบัน
การสังเคราะห์ ZnO NPs ดำเนินการโดยการผสมซิงค์อะซิเตตกับสารสกัดพาดินา พาโวนิกา pH ของของผสมปฏิกิริยาถูกปรับเป็น 10 เพื่อส่งเสริมการตกตะกอนของซิงค์ไอออน ของผสมถูกกวนที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาสองชั่วโมงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการตกตะกอนโดยสมบูรณ์ ต่อจากนี้ ผลการตกตะกอนซึ่งมีสารตั้งต้นของอนุภาคนาโน ZnO จะถูกรวบรวมผ่านการหมุนเหวี่ยง
ล้างตะกอนให้สะอาดด้วยน้ำกลั่นเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนที่ตกค้างจากสารสกัด ต่อจากนั้น ตะกอนที่ล้างแล้วจะถูกทำให้แห้งในเตาอบเพื่อขจัดความชื้น ขั้นตอนสุดท้ายเกี่ยวข้องกับการเผา ซึ่งแปลงสารตั้งต้นให้เป็นอนุภาคนาโน ZnO ที่ต้องการ
มีการใช้เทคนิคหลายอย่างเพื่อระบุลักษณะเฉพาะของ ZnO NP ที่สังเคราะห์ได้ การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD) ดำเนินการเพื่อตรวจสอบโครงสร้างผลึกและองค์ประกอบเฟสของอนุภาคนาโน
รูปแบบ XRD เผยให้เห็นยอดเขาที่แตกต่างกันซึ่งสอดคล้องกับโครงสร้างเวิร์ตไซต์หกเหลี่ยม ซึ่งยืนยันการสังเคราะห์ ZnO NP ที่ประสบความสำเร็จ ขนาดอนุภาคเฉลี่ยคำนวณโดยใช้สมการ Debye-Scherrer ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับมิติของอนุภาคนาโน
นอกจากนี้ ยังใช้สเปกโทรสโกปีการแปลงฟูเรียร์อินฟราเรด (FTIR) เพื่อระบุกลุ่มฟังก์ชันที่มีอยู่ในนาโนคอมโพสิต ในเวลาเดียวกัน การวัดศักย์ซีตาถูกนำมาใช้เพื่อประเมินพฤติกรรมประจุที่พื้นผิวของอนุภาคนาโนที่ระดับ pH ต่างๆ
นอกจากนี้ ยังใช้ X-ray Spectroscopy แบบกระจายพลังงาน (EDX) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) เพื่อวิเคราะห์สัณฐานวิทยาและองค์ประกอบองค์ประกอบของ ZnO NP ที่สังเคราะห์ได้
ผลลัพธ์และการอภิปราย
ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโน ZnO สังเคราะห์มีความเป็นผลึกและความบริสุทธิ์ในระดับสูง ตามที่ได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์ XRD พีคของการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนสอดคล้องอย่างดีกับรูปแบบอ้างอิงมาตรฐาน ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มีสิ่งเจือปนที่มีนัยสำคัญในระหว่างการสังเคราะห์
พบว่าขนาดอนุภาคเฉลี่ยของ ZnO NPs มีความเหมาะสมสำหรับการใช้งานการดูดซับที่มีประสิทธิภาพ การวิเคราะห์ FTIR เผยให้เห็นการมีอยู่ของหมู่ฟังก์ชันต่างๆ ซึ่งอาจมีส่วนรับผิดชอบต่อการรักษาเสถียรภาพของอนุภาคนาโนและปฏิกิริยาระหว่างพวกมันกับสีย้อมเมทิลีนบลู
การศึกษาการดูดซับระบุว่า ZnO NPs ที่สังเคราะห์จากสารสกัด Padina Pavonica มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดเมทิลีนบลูออกจากสารละลายที่เป็นน้ำ ความสามารถในการดูดซับได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญภายใต้สภาพแสงแดดโดยตรง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของโฟโตคะตาไลติกของอนุภาคนาโน
การศึกษายังได้สำรวจผลกระทบของเวลาสัมผัสต่อกระบวนการย่อยสลายด้วยแสง ซึ่งเผยให้เห็นว่าเวลาสัมผัสนานขึ้นส่งผลให้ประสิทธิภาพการกำจัดสีย้อมเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ การวัดศักย์ซีต้ายังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพฤติกรรมประจุที่พื้นผิวของอนุภาคนาโน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจปฏิกิริยาระหว่างพวกมันกับโมเลกุลของสีย้อม
ผลการวิจัยนี้สอดคล้องกับการศึกษาก่อนหน้านี้ที่เน้นถึงข้อดีของการใช้อนุภาคนาโนชีวภาพในการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม การใช้สารสกัด Padina Pavonica ไม่เพียงแต่อำนวยความสะดวกในการสังเคราะห์ ZnO NP เท่านั้น แต่ยังมีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการขจัดสีย้อมอีกด้วย
คุณสมบัติในการต้านจุลชีพของอนุภาคนาโนที่สังเคราะห์ขึ้นยังชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของอนุภาคนาโนในการฆ่าเชื้อโรคในน้ำ ทำให้อนุภาคเหล่านี้เป็นตัวเลือกที่น่ามีแนวโน้มสำหรับโซลูชันการบำบัดน้ำเสียแบบยั่งยืน
บทสรุป
โดยสรุป การศึกษานี้ประสบความสำเร็จในการสาธิตการสังเคราะห์สีเขียวของอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์โดยใช้สารสกัด Padina Pavonica และประเมินประสิทธิภาพในการกำจัดสีย้อมเมทิลีนบลูออกจากน้ำเสีย ZnO NP ที่สังเคราะห์ขึ้นนั้นมีลักษณะทางโครงสร้างและสัณฐานวิทยาที่ดี ซึ่งยืนยันศักยภาพในการใช้งานด้านสิ่งแวดล้อม
ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าอนุภาคนาโนชีวภาพเหล่านี้สามารถใช้เป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืนสำหรับการบำบัดน้ำเสีย โดยแก้ไขปัญหาเร่งด่วนของมลพิษจากสีย้อม การวิจัยในอนาคตควรมุ่งเน้นไปที่การปรับกระบวนการสังเคราะห์ให้เหมาะสม และการสำรวจการใช้งาน ZnO NP ในวงกว้างในสถานการณ์การฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมต่างๆ
การค้นพบนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการใช้ทรัพยากรธรรมชาติเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งสามารถนำไปสู่สภาพแวดล้อมที่สะอาดและยั่งยืนมากขึ้น
Alprol AE, Eleryan A. และคณะ (2024) การสังเคราะห์อนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์สีเขียวโดยใช้ ปาดินา ปาโวนิกา สารสกัดเพื่อการกำจัดโฟโตแคตาไลติกอย่างมีประสิทธิภาพของเมทิลีนบลู รายงานทางวิทยาศาสตร์ 14, 32160. ดอย: 10.1038/s41598-024-80757-9–