Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Gas sensors based on metal oxide nanoparticles and their application for environmentally hazardous gases detection – a mini-review

Jońca Justyna, Sówka Izabela

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2023

|

Nr 85

7—27

EN

Hazardous gases have adverse effects on living organisms and the environment. They can be classified into two categories, i.e. toxic gases (e.g. H2 S, SO2 , CO, NO2 , NO and NH3 ) and greenhouse gases (e.g. N2 O, CH4 and CO2 ). Moreover, their presence in confined areas may lead to fire accidents, cause serious health problems or even death. Therefore, monitoring of these substances with gas sensors allows assessing the quality of the atmosphere, helps avoiding accidents and saves lives. Metal oxide semiconductor gas sensors (MOS) are one of the most popular choices for these applications owing to their numerous advantages, i.e. high sensitivity, long lifetime and short response time. However, these devices have their limitations as well. They exhibit baseline drift, sensor poisoning and poor selectivity. Although much has been done in order to deal with those problems, the improvement of MOS sensors continues to attract researchers’ attention. The strict control of gas sensing materials preparation is one of the approaches that helps to improve MOS sensors performance. Nanomaterials have been found to be more suitable candidates for gas detection than materials designed at microscale. Moreover, it was found that the regular and ordered morphology of metal oxide nanostructures, their loading with noble metals, or the formation of heterojunctions can exert additional influence on the properties of these nanostructures and improve their gas sensing performance, which will be described in the following sections of this paper. Following a discussion of the operation principle of MOS sensors, a comprehensive review of the synthesis and application of metal oxide nanoparticles in the construction of the MOS sensors dedicated for environmentally hazardous gases is presented. The paper discusses also present issues and future research directions concerning application of nanotechnology for gas sensing.

PL

Niebezpieczne gazy mają niekorzystny wpływ na organizmy żywe i środowisko. Zaliczamy do nich gazy toksyczne (np. H2 S, SO2 , CO, NO2 , NO i NH3 ), gazy cieplarniane (np. N2 O, CH4 i CO2 ). Co więcej, ich obecność w zamkniętych pomieszczeniach może doprowadzić do pożarów, spowodować poważne problemy zdrowotne, a nawet doprowadzić do śmierci. Monitorowanie tych substancji za pomocą czujników gazowych może pomóc uniknąć wypadków i uratować życie. Półprzewodnikowe czujniki gazowe na bazie tlenków metalu (MOS) są jednymi z najpopularniejszych w tych zastosowaniach ze względu na swoje liczne zalety, takie jak wysoka czułość, długa żywotność i krótki czas odpowiedzi. Urządzenia te mają również swoje ograniczenia, tj. wykazują dryft odpowiedzi w czasie, mogą ulec dezaktywacji i charakteryzują się słabą selektywnością, dlatego nadal prowadzone są badania nad poprawą parametrów czujników MOS. Ścisła kontrola procesu przygotowania materiałów czułych jest jedną z metod pozwalających na poprawę wydajności czujników MOS. Stwierdzono, że nanomateriały są bardziej odpowiednie do wykrywania gazów niż ich odpowiedniki zaprojektowane w mikroskali. Stwierdzono również, że regularna i uporządkowana morfologia nanostruktur tlenków metali, pokrywanie ich nanocząstkami metali szlachetnych lub tworzenie heterozłączy może poprawiać skuteczność wykrywania gazów. W przedstawionej pracy dokonano przeglądu metod syntezy i zastosowania nanocząstek tlenków metali w konstrukcji czujników gazów niebezpiecznych dla środowiska. W artykule omówiono również aktualne problemy i przyszłe kierunki badań nad zastosowaniem nanotechnologii do detekcji gazów.

2

Investigation of silver nanoparticles embedded in extracted gelatins from camel, bovine, and fish bones for possible use in radiation dosimetry

Alrashidi Thaar K., Aljuhani Alwaleed, Almugaiteeb Faisal, Badi Nacer, Al-Aoh Hatem A., Alghamdi Saleh A., Alsharari Abdulrhman M., Alzahrani Ahmed Obaid M., Almalki Khaled

Materials Science Poland

|

2023

|

Vol. 41, No. 4

1--12

EN

Gelatins from camel, bovine, and fish bones were successfully extracted by using chemical pretreatment and heating methods. The bones were demineralized for 3 days at ambient temperature using hydrochloric acid solutions (0.5–1 M), and the collagen was partially hydrolyzed by preheating in distilled water at 75–80°C for 3 h, followed by extraction temperature at 90°C for 1 h. Free-standing films of gelatin entrained with silver nanoparticles (Gel/AgNPs) at low concentrations (1.25, 2.5, and 5 mM) were synthesized as radiation dosimeters. A high-energy ultrasonic homogenizer was used to dissolve the gelatin in distilled water and to disperse the AgNPs in the gelatin. The nanocomposites’ morphology and crystallinity were investigated using scanning electron microscopy (SEM), optical absorption, and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopies. Dose enhancement was assessed using X-ray irradiations with beam energies below and above silver K-edge. The beam was configured by setting the X-ray generator at 15, 25.5, and 35 kV potential and a beam current of 1 mA. An X-ray detector is used to detect the number of electrons after passing through Gel/AgNPs samples. The use of AgNPs embedded in gelatin caused the enhancement of X-ray radiation absorption, and the highest percentage of linearity for the dosimeter was found to be 90% in the optical range of 395 nm to 425 nm. The preliminary results demonstrated that Gel/AgNPs material may be used in radiation dosimetry for low-energy radiotherapy sources.

3

Antimicrobial Efficiency of Novel Active Packaging Based on Iron Nanoparticles Biosynthe-sized by Oregano Leaves Extract

Mikołajczak Anna, Ligaj Marta

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2022

|

Vol. 67, nr 1

5--7

EN

The main function of packaging materials for food is to ensure the safety and maintain appropriate, required quality. The use of active packaging, including those containing antibacterial materials or substances with antimicrobial properties, may extend the shelf life. Many of the available and used solutions are based on the application of polymer films with the addition of metal nanoparticles such as silver, gold, copper or metal oxides of magnesium, zinc and titanium. However, the aspect related to the use of iron nanoparticles is rarely found in research or publications. The aim of the research was to determine the antimicrobial effectiveness of packaging materials (parchment and foil) modified with the active layer based on an iron preparation by reducing iron salts with the use of oregano extract. Prototype packaging materials were used to carry out storage tests with the cottage cheese. The pieces of cheese were kept refrigerated for 6 weeks. During the storage tests, microbiological inoculations were performed from the surface of the packaging in contact with the product. The obtained results confirmed the antimicrobial effectiveness of the tested packages.

4

Evaluation of Hyper-Tolerance of Aquatic Plants to Metal Nanoparticles

Оlkhovych Olga, Taran Nataliia, Hrechishkina Svitlana, Voitsekhivska Olena, Panuta Olga, Voitsekhivskyi Volodymyr, Belava Victoriia

Journal of Ecological Engineering

|

2022

|

Vol. 23, nr 8

249--259

EN

The estimation of the protein content and amino acid composition under the influence of metal nanoparticles (Mn, Cu, Zn, Ag) for seven species of aquatic macrophytes: Limnobium laevigatum (Humb. & Bonpl.ExWilld.), Pistia stratiotes L., Salvinia natans L., Elodea canadensis Michx., Najas guadelupensis (Spreng.) Magnus, Vallisneria spiralis L. and Riccia fluitans L. was conducted. The plants were exposed during 7 days on the experimental solutions of metal nanoparticles at the rate of 1 g of plant per 100 ml of the mixture of stock colloidal solutions of metal nanoparticles (Mn – 0.75 mg/l, Cu – 0.37 mg/l, Zn – 0.44 mg/l, Ag+, Ag2O – 0.75 mg/l) diluted 200 times. In the five investigated species, reduction of the protein content was observed. However, this indicator remained stable only in P. stratiotes (52 mg/ml) and, conversely, increased in V. spiralis (46 mg/ml to 51 mg/ml). The content of the studied amino acids in N. guadelupensis decreased by 46% (from 112.05 mmol/g to 60.15 mmol/g), in R. fluitans – by 44% (from 104.06 mmol/g to 58.25 mmol/g), in S. natans – by 23% (from 90.08 mmol/g to 69.59 mmol/g), in E. canadensis – by 10% (from 143.92 mmol/g to 129.4 mmol/g), and in P. stratiotes as well as in L. laevigatum – by 8% (from 210.65 mmol /g to 193.77 mmol/g and with 155.0 mmol/g to 142.60 mmol/g), but in V. spiralis, on the contrary, increased by 7% (from 91.31 mmol/g to 97.59 mmol/g). Changes in the composition and content of amino acids for each species of aquatic plant were analyzed. It was suggested that the studied plants, which belong to different families, have different defense mechanisms, according to which the amino acid composition of plants varies.

5

Przemiany środowiskowe nanocząstek metali pochodzących ze źródeł przemysłowych

Rabajczyk Anna, Zielecka Maria

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 7

1010--1014

PL

Przedstawiono przegląd literatury z zakresu fizykochemicznych właściwości nanocząstek metali emitowanych do środowiska oraz procesów i reakcji, jakim mogą one tam ulegać. Nanocząstki metali o takiej samej strukturze chemicznej, w zależności od miejsca ich powstawania, wielkości ziaren i powierzchni oraz warunków środowiskowych, mogą uczestniczyć w różnych procesach. Omówiono procesy fizyczne, chemiczne, fotochemiczne i biologiczne, w których mogą uczestniczyć nanocząstki metali w środowisku.

EN

A review, with 73 refs., of phys.-chem. properties of metal nanoparticles emitted into the environment. Phys., chem., photochem. and biol. processes to which metal nanoparticles are subject in the environment were discussed.

6

Emisja nanocząstek metali do środowiska w wyniku procesów przemysłowych

Rabajczyk Anna, Zielecka Maria

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 7

1006--1009

PL

Przedstawiono przegląd literatury z zakresu emisji nanocząstek metali do środowiska. Nanocząstki mogą powstawać w wielu procesach technologicznych jako pierwotne lub wtórne zanieczyszczenia, a wielkość i rodzaj emisji zależą od składu jakościowego i ilościowego uwalnianych nanocząstek. Na podstawie zebranych informacji określono dalsze kierunki badań, związane z identyfikacją źródeł emisji i możliwością minimalizacji zagrożenia ze strony nanocząstek metali.

EN

A review, with 45 refs., of nanoparticle emission sources to the atmosphere, sewage and solid waste.

7

Comprehensive theoretical study of optical, thermophysical and acoustic properties of surface nanostructures with metallic nanoparticles for fiber-optic photoacoustic ultrasound transducers

Mikitchuk Alena, Kozadaev Konstantin

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 3

129--137

EN

The relationship between microscopic parameters of surface nanostructure and output characteristics of the photoacoustic transducer is established in this paper. In this paper, novel results in the area of complex simulation of thermal, acoustic and mechanical characteristics of surface nanostructures are demonstrated. The design of fiber-optic photoacoustic ultrasound transducer providing the most effective optical-to-acoustic conversion (intensity modulated optical signal is converted into pressure waves) is proposed as a result comprehensive theoretical study of absorbed optical power, stationary and non-stationary temperature and pressure distribution in various surroundings for different sets of microscopic parameters of surface nanostructures on the optical fiber edge. Additionally, the photoacoustic response is measured in order to provide the experimental proof of main results. Obtained dependencies can be used in the design of modern and perspective systems of ultrasound technical diagnostics, high-resolution ultrasound imaging of industrial densely-packed objects.

PL

W pracy przedstawiono zależność między parametrami mikroskopowymi nanostruktury powierzchniowej a wyjściowymi właściwościami akustycznymi przetwornika fotoakustycznego. W tym artykule przedstawiono nowatorskie wyniki w dziedzinie złożonej symulacji termicznych, akustycznych i mechanicznych właściwości nanostruktur powierzchniowych. Proponuje się zaprojektowanie światłowodowego fotoakustycznego przetwornika ultradźwiękowego zapewniającego najskuteczniejszą konwersję optyczno-akustyczną (sygnał optyczny o modulowanym natężeniu zamienia się w fale ciśnieniowe) w wyniku kompleksowych badań teoretycznych pochłoniętej mocy optycznej, stacjonarnej i niestacjonarnej temperatury oraz rozkład ciśnienia w różnych środowiskach dla różnych zestawów parametrów mikroskopowych powierzchniowych nanostruktur na krawędzi światłowodu. Dodatkowo mierzona jest odpowiedź fotoakustyczna w celu dostarczenia eksperymentalnego dowodu głównych wyników. Uzyskane zależności można wykorzystać przy projektowaniu nowoczesnych i perspektywicznych systemów ultradźwiękowej diagnostyki technicznej, obrazowania ultradźwiękowego wysokiej rozdzielczości gęsto upakowanych obiektów przemysłowych.

8

Eco-friendly production of metal nanoparticles immobilised on organic monolith for pepsin extraction

Alzahrani Eman, Alkhudaidy Ashwaq T.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2020

|

Vol. 22, nr 1

18--28

EN

Polymer monoliths modified by using nanoparticles (NPs) integrate high NP specific surface area with different monolith surface chemistry and high porosity. As a result, they have extensive applications within different fields, whereas nanomaterial-functionalised porous polymer monoliths have elicited considerable interest from investigators. This study is aimed at fabricating organic polymer-based monoliths from polybutyl methacrylate-co-ethylenedimethacrylate (BuMA-co-EDMA) monoliths prior to immobilization of gold or silver metal on the pore surface of the monoliths using reducing reagent (extracts of lemon peels). This was intended to denote a sustainable technique of immobilizing nanoparticles that are advantageous over physical and chemical techniques because it is safe in terms of handling, readily available, environmentally friendly, and cheap. Two different methods were used in the study to effectively immobilize nanoparticles on monolithic components. The outcomes showed that soaking the monolith rod in the prepared nano solution directly and placing it within ovens at temperatures of 80o C constituted the most effective method. Characterisation of the fabricated monolith was undertaken using SEM/EDX analysis, UV-vis. spectra analysis, and visual observation. The SEM analysis showed that nanoparticles were extensively immobilised on the surface polymers. Another peak was attained through EDX analysis, thus confirming the Au atom existence at 2.83% alongside another peak that proved the Ag atom existence at 1.92%. The fabricated components were used as sorbents for purifying protein. The ideal performance was achieved using gold nanoparticles (GNPs) immobilised organic monolith that attained a greater pepsin extraction recovery compared to silver nanoparticles (SNPs) immobilised organic monoliths alongside bare organic-based monolith.

9

Transformations of metal nanoparticles in the aquatic environment and threat to environmental safety

Tomczyk-Wydrych Ilona, Rabajczyk Anna

Safety & Fire Technology

|

2019

|

Vol. 54, iss. 2

54--68

EN

Purpose: The aim of the article is to provide information on the transformation and interaction of metal nanoparticles in the aquatic environment. Introduction: Nanotechnology is one of the leading fields of science, combining knowledge in the fields of physics, chemistry, biology, medicine, computer science and engineering. Nanoparticles of heavy metals, due to their structure and size, exhibit new important biological, chemical and physical properties, which are impossible to achieve at the level of macro- and microscopic structures. Nanoparticles of metal and metal oxides (NPMOs) are promising substances with a wide spectrum of applications in many areas. The increasing number of products based on (NPMOs) leads to the emission of an increasing amount of these substances in various forms to the environment. The presence of NPMOs in industrial and municipal sewage affects their further migration to surface waters and soils, which in turn also leads to their introduction into the food chain. Therefore, understanding the properties and behaviour of these substances in aqueous solutions is becoming a priority in the field of safety, environmental protection and human health. Methodology: The article was prepared on the basis of a review of the literature on the subject. Conclusions: Nanoparticles of metals and metal oxides are widely used in various areas of human life, which means that they constitute an increasingly important group of compounds released to the environment, including to surface waters. Nanoparticles of metal and metal oxides play an important role in the aquatic environment, affecting numerous biophysicochemical processes. However, it should be noted that many of the processes that NPMOs undergo are determined by the size of the grains and surfaces of nanoparticles, and the metals that form the basis of these nanosubstances. Processes such as agglomeration, sedimentation, sorption on the surface of organisms, oxidation and catalysis are conditioned by numerous parameters such as the presence of other substances, the acidification/alkalization of the aquatic environment, and the presence of plant and animal organisms. In order to assess the actual or potential threat to the environment or human exposure, it is necessary to explore the mechanisms and kinetics of processes occurring in the aquatic environment with respect to nanoparticles of metals and metal oxides. Knowledge of NPMOs processes in the aquatic environment is necessary to create or enhance environmental migration models.

PL

Cel: Celem artykułu jest przedstawienie informacji na temat przemian i interakcji nanocząstek metali zachodzących w środowisku wodnym. Wprowadzenie: Nanotechnologia to jedna z wiodących dziedzin nauki, łącząca wiedzę z obszaru fizyki, chemii, biologii, medycyny, informatyki i inżynierii. Nanocząstki metali ciężkich, ze względu na budowę i rozmiary, wykazują nowe istotne właściwości biologiczne, chemiczne oraz fizyczne, niemożliwe do osiągnięcia na poziomie makro- i mikroskopowych struktur. Nanocząstki metali i tlenków metali są atrakcyjnymi substancjami o szerokim spektrum zastosowań w wielu dziedzinach. Wzrost produkcji wyrobów z wykorzystaniem nanocząstek metali i tlenków metali (NPMOs) sprawia, że coraz większa liczba tych substancji przedostaje się do środowiska. Obecność NPMOs w ściekach przemysłowych i miejskich wpływa na ich dalszą migrację do wód powierzchniowych oraz gleb, co w konsekwencji skutkuje także wprowadzeniem ich do łańcucha pokarmowego. Dlatego też poznanie właściwości i zachowania tych substancji w roztworach wodnych staje się priorytetem w dziedzinie bezpieczeństwa, ochrony środowiska i człowieka. Metodologia: Artykuł został opracowany na podstawie przeglądu literatury z zakresu poruszanej tematyki. Wnioski: Nanocząstki metali i tlenków metali są powszechnie stosowane w różnych dziedzinach życia człowieka, co powoduje, że stanowią coraz bardziej istotną grupę związków emitowanych do środowiska, w tym do wód powierzchniowych. Nanocząstki metali i tlenków metali odgrywają istotną rolę w środowisku wodnym, determinując liczne procesy biofizykochemiczne. Należy jednak zaznaczyć, że wiele procesów, którym ulegają NPMOs, uwarunkowana jest wielkością ziaren i powierzchni nanocząstek oraz metalami, stanowiących bazę tych nanosubstancji. Procesy takie jak aglomeracja, sedymentacja, sorpcja na powierzchni organizmów, utlenianie czy kataliza, uwarunkowane są licznymi parametrami, m. in. obecnością innych substancji, zakwaszeniem/alkalizacją środowiska wodnego, obecnością organizmów roślinnych i zwierzęcych. Konieczne jest poznanie mechanizmów oraz kinetyki procesów zachodzących w środowisku wodnym w odniesieniu do nanocząstek metali i tlenków metali w celu oszacowania rzeczywistego lub potencjalnego zagrożenia dla środowiska lub narażenia ludzi. Wiedza w zakresie procesów, jakim ulegają NPMOs w środowisku wodnym, jest niezbędna w celu stworzenie lub dopracowania już funkcjonujących modeli migracji zanieczyszczeń w środowisku.

10

Metal nanoparticles in surface waters – a risk to aquatic organisms

Tomczyk-Wydrych Ilona, Rabajczyk Anna

Safety & Fire Technology

|

2019

|

Vol. 54, iss. 2

70--88

EN

Purpose: The aim of this paper is to provide information on the risks posed by metal nanoparticles released into surface waters. Introduction: Currently, the use of nanoparticles of metal and metal oxides (NPMOs) is extremely popular in various industries, and in medicine and households. Nanoparticles and nanocompounds have become significant contributors to technological progress due to their physicochemical properties such as the melting point, electrical and thermal conductivity, catalytic activity, light absorption and scattering, as well as biocompatible and bactericidal properties. These functions cause their increased performance compared to their macro counterparts. However, it should be noted that the properties of nanocomponents can create new risks to the environment and consumers. Based on existing literature, a conclusion can be drawn that metal nanoparticles are a potential threat to plant and animal organisms, and humans. It is, therefore, necessary to intensify efforts to understand the mobility, reactivity and durability of nanocomponents in various environmental components, especially in the aquatic environment, and their toxicity to organisms. Methodology: This paper is a literature review. Conclusions: The increasing use of nanosubstances, in both commercial and industrial products, has caused an increasing concentration and diversity of these substances in aquatic ecosystems. Based on the analysis of literature reports, it can be concluded that the size of nanoparticles, their structure and arrangement, as well as surface properties, are subject to constant changes in the environment as a result of their interactions with other components, and of the balances shaped by a variety of geochemical and biological factors. Numerous studies conducted in recent years in the field of nanoecotoxicology have demonstrated the existence of a risk to aquatic organisms, which could lead to their impaired development and even death. Unfortunately, the lack of a standard technique for assessing the toxicity of nanoparticles in various biological systems, such as the reproductive, respiratory, nervous and gastrointestinal systems, and the developmental stages of aquatic organisms, makes it impossible to conduct such studies in a standardised fashion. Reports of the toxicity of metal and metal oxide nanoparticles in relation to various forms of living organisms warrant in-depth investigations into how these particles function in aqueous solutions and interact with standard substances.

PL

Cel: Celem artykułu jest przedstawienie informacji na temat zagrożeń, jakie stanowią nanocząstki metali wprowadzane do wód powierzchniowych. Wprowadzenie: Obecnie wykorzystanie nanocząstek metali i tlenków metali (NPMOs) cieszy się ogromną popularnością w różnych gałęziach przemysłu, medycynie i gospodarstwach domowych. Nanocząstki i nanozwiązki zyskały na znaczeniu w postępie technologicznym ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne takie jak temperatura topnienia, przewodność elektryczna i cieplna, aktywność katalityczna, absorpcja i rozpraszanie światła oraz swoje biokompatybilne i bakteriobójcze własności. Cechy te powodują ich zwiększoną wydajność w stosunku do ich odpowiedników w skali makro. Należy jednak pamiętać, że właściwości, jakie posiadają nanozwiązki, mogą generować nowe ryzyko dla środowiska naturalnego oraz konsumentów. Analizując dotychczasową literaturę należy stwierdzić, że nanocząstki metali stanowią potencjalne zagrożenia dla organizmów roślinnych i zwierzęcych, w tym także człowieka. Konieczna jest zatem intensyfikacja prac, które pozwolą na zrozumienie mobilności, reaktywności i trwałości nanozwiązków w różnych komponentach środowiska, zwłaszcza w środowisku wodnym, oraz toksyczności w stosunku do organizmów. Metodologia: Artykuł został opracowany na podstawie przeglądu literatury z zakresu poruszanej tematyki. Wnioski: Rosnące wykorzystanie nanosubstancji, zarówno w produktach komercyjnych, jak i przemysłowych, determinuje coraz większe stężenie i różnorodność tych substancji w ekosystemach wodnych. Na podstawie analizy doniesień literaturowych należy stwierdzić, że wielkość nanocząstek, ich budowa i układ oraz właściwości powierzchni podlegają ciągłym zmianom w środowisku w wyniku interakcji z innymi składnikami i równowag kształtowanych przez różnorodne czynniki bio- i geochemiczne. Liczne badania przeprowadzone w ciągu ostatnich lat w dziedzinie nanoekotoksykologii wskazują na zagrożenie w stosunku do organizmów wodnych prowadzące do upośledzenia w rozwoju a nawet śmierci organizmów. Niestety, brak standardowej techniki oceny toksyczności nanocząstek w różnych układach biologicznych, takich jak układ rozrodczy, oddechowy, nerwowy, żołądkowo-jelitowy i stadia rozwojowe organizmów wodnych, powoduje brak możliwości standardowego prowadzenia takich badań. Doniesienia o toksyczności NPMOs w odniesieniu do różnych form organizmów żywych powodują, że niezbędna jest wiedza w zakresie ich funkcjonowania w roztworach wodnych oraz interakcji z podstawowymi substancjami.

11

Selected applications of metal nanoparticles in medicine and pharmacology

Dobrucka Renata

LogForum

|

2019

|

Vol. 15, no. 4

449--457

EN

Background: Nanotechnology is a field of science and technology that has been developing rapidly for several decades. It is considered to be one of the major activity areas of the scientific, technological and innovation sectors. The use of innovative technologies enables the modification and production of nanomaterials with new or enhanced properties. Metal nanoparticles are different from their bulk counterparts, and they have become the subject of growing attention due to their unique characteristics caused by their different size as well as their potential applications. Methods: As a result, they are used in many different areas of life. This work presents the most important examples of metal nanoparticle applications in pharmacology, cancer therapy and stomatology. Results and conclusion: Nanotechnology makes it possible to quickly transform the results of basic research into successful innovations, and develop leading technologies whose results can be implemented in large international groups of companies and small businesses in all sectors of the economy. As such actions require a properly functioning supply chain, the development and implementation of nanotechnology products will not reach the appropriate level without the proper logistics.

PL

Wstęp: Nanotechnologia jest dziedziną nauki i techniki, która rozwija się intensywnie od kilkudziesięciu lat. Zaliczana jest do jednego z głównych działów aktywności sektora nauki, technologii i innowacji. Zastosowanie innowacyjnych technologii umożliwia modyfikowanie i otrzymywanie nanomateriałów charakteryzujących się zupełnie nowymi lub ulepszonymi właściwościami. Nanocząstki metali stały się przedmiotem uwagi ze względu na ich unikalne właściwości spowodowane różnym rozmiarem oraz potencjalnym zastosowaniem. W efekcie nanocząstki metali znalazły zastosowanie w wielu różnych dziedzinach nauki. Metody: W niniejszej pracy przedstawiono najważniejsze przykłady zastosowań nanocząstek metali w farmakologii, terapii nowotworowej i stomatologii. Wyniki i wnioski: Nanotechnologia stwarza możliwości szybkiego przekształcenia wyników badań podstawowych w zakończone sukcesem innowacje oraz opracowanie wiodących technologii, których wyniki można wdrażać w wielkich międzynarodowych koncernach, jak i małych przedsiębiorstwach we wszystkich sektorach gospodarki. W celu realizacji takich działań niezbędny jest prawidłowo funkcjonujący łańcuch dostaw. Zatem rozwój i wdrażanie produktów nanotechnologii bez odpowiedniej logistyki nie mogłyby osiągnąć odpowiednio wysokiego poziomu.

12

Fabrication of Ag and Au nanoparticles in cross-linked polymer microgels for their comparative catalytic study

Shah L. A., Sayed M., Siddiq M.

Materials Science Poland

|

2017

|

Vol. 35, No. 3

651--659

EN

Three dimensional cross-linked polymer microgels with temperature responsive N-isopropyl acrylamide (NIPAM) and pH sensitive methacrylic acid (MAA) were successfully synthesized by free radical emulsion polymerization with different amounts of MAA. Silver and gold nanoparticles with the size of 6.5 nm and 3.5 nm (±0.5 nm), respectively were homogeneously reduced inside these materials by chemical reduction method at pH 2.78 and 8.36 for the preparation of hybrid materials. The samples were characterized by FT-IR, DLS and TEM techniques. The catalytic activity of the hybrid materials was investigated for the reduction of 4-nitrophenol (4-NP) using NaBH4 as reducing agent by UV-Vis spectroscopy. The hybrid polymer network synthesized at pH 8.36 showed enhanced catalytic efficiency compared to the catalysts synthesized at pH 2.78. In this study, it has been stated that the catalyst activity strongly depends on the amount of MAA, pH value during synthesis and the type of entrapped metal nanoparticles.

13

Otrzymywanie nanocząstek metali w polu promieniowania mikrofalowego z zastosowaniem wybranych substancji redukująco-stabilizujących

Malina D., Pluta K., Sobczak-Kupiec A., Gąsior A.

Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich

|

2017

|

nr I/2

289--301

PL

W poszukiwaniu bardziej wydajnych i ekologicznych metod otrzymywania nanocząstek metali, coraz częściej zwraca się uwagę na możliwość zastosowania różnych czynników fizycznych, wspomagających procesy syntezy. Celem niniejszej pracy badawczej była próba otrzymania monodyspersyjnych i stabilnych w czasie nanocząstek metalicznych na przykładzie nanosrebra i nanozłota. Zastosowano metodę redukcji chemicznej wspomaganej promieniowaniem mikrofalowym. Czynnikami różnicującymi były warunki prowadzenia reakcji oraz wpływ wybranych parametrów na uzyskane nanomateriały. Kluczowym punktem badań była analiza spektrofotometryczna i analiza rozkładu wielkości nanocząstek oraz określenie ich stabilności w czasie. W większości przypadków otrzymano pożądany produkt, który jednak w zależności od warunków prowadzenia procesu, charakteryzował się różną wielkością i stabilnością nanocząstek.

EN

Searching more efficient and eco-friendly methods of metal nanoparticles synthesis, great attention is increasingly drawn by a possibility of usage some physical factors, which would be able to support the nanometals synthesis processes. The aim of the paper was to try to obtain monodisperse and stable during storage metallic nanoparticles (gold and silver). The method of chemical reduction with the use microwave radiation was conducted. Differentiating factors including the reaction conditions and the impact of selected parameters on the obtained nanomaterials were tested. The key point of the research were the spectrophotometric analysis and determination of size distribution of nanoparticles and their stability over time. In most cases, the desired product was obtained, but depending on the process conditions the nanoproducts were varied in size and stability.

14

Rola nośnika w przemysłowych procesach katalitycznych : modelowanie teoretyczne

Czekaj I.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 10

1912--1916

PL

W procesach katalitycznych istotną rolę odgrywają metale oraz ich związki. Ze względów ekonomicznych w procesach przemysłowych stosuje się zdyspergowane nanocząstki metaliczne osadzone na nośnikach. Od wielu lat prowadzone są badania wpływu nośnika na dyspersję fazy aktywnej katalizatora. Najnowsze badania wskazują jednak na bardziej istotną rolę nośnika na dynamikę procesów chemicznych katalizatorów przemysłowych. Dokonano przeglądu literatury i przedstawiono bieżący stan badań własnych związanych z wpływem nośnika Al₂O₃ na mechanizm przemysłowych reakcji katalitycznych z udziałem metanu. Opisano modele przekształceń metanu przy użyciu katalizatorów przemysłowych: od produkcji metanu z biomasy na katalizatorze Ni/Al2O3 po utlenienie i spalanie na katalizatorze Pd/Al₂O₃. Przedstawiono istotną rolę nośnika o złożonej strukturze geometrycznej i elektronowej na procesy chemiczne zachodzące podczas katalitycznych reakcji metanu.

EN

A review, with 43 refs., of Ni/Al₂O₃ and Pd/Al₂O₃ catalysts used for methanation of the biomass-made biogas to MeH and its catalytic oxidn. or combustion. The catalyst support took part insurface oxidn. of metal nanoparticles to resp. metal oxides.

15

Współczesne podejścia elektrochemiczne do oznaczania arsenu

Ozimek W., Rutkowska I. A., Cox J. A., Kulesza P. J.

Wiadomości Chemiczne

|

2015

|

[Z] 69, 9-10

809--822

EN

There has been growing interest in development of new methods for the determination of arsenic due to its high toxity and increasing population in the environment. At present, chromatographic (separation) and spectroscopic (detection) approaches are the most common. Although, they are characterized by high sensitivity and low detection limits, the experimental procedures often require generation of toxic AsH3. Electrochemical methods for the determination of arsenic can be considered as complimentary because they are fairly simple and they are subject to different selectivity criteria. In this respect, various stripping voltammetric procedures are becoming popular. The actual stripping voltammetric measurement consists of two steps in which preconcentration of an analyte at the electrode surface is followed by the so called „stripping” step involving electrode reaction recorded in a form of the voltammetric peak. A representative approach involves reduction of the analyte anions upon application of the sufficiently negative potential to form As(0) on the electrode (e.g. gold) surface; this step is followed by voltammetric oxidation (anodic stripping) of the deposit (to As(III)). In a case of so called cathodic stripping voltammetry, the stationary Hanging Mercury Drop Electrode (HMDE) is often used. During the preconcentration step, an insoluble salt is produced on the electrode surface. To facilitate its formation, copper or selenium species are used as mediators. Under such conditions, insoluble Cu3As2 is generated together with copper amalgam on the surface of HMDE. Because sensitivity and detection limit in electroanalytical determinations strongly depend on the current densities measured, there is a need to search for specific catalytic materials that would induce otherwise highly slow and irreversible redox processes of As(III) (oxidation) and, in particular, As(V) (reduction). Designing effective electrocatalytic materials would be of importance to the development of more sensitive stripping methods and monitoring of arsenic under chromatographic and flow conditions. Representative examples of catalytic systems are provided and discussed here. Some attention is also paid to application of enzymes to sensing of arsenic. Electrochemical determination of arsenic(III) is generally better described in literature. Direct determination of As(V) typically requires its binding into chemical compounds. It is reasonable to expect intense research in future aiming at the developing of new electroanalytical methods for direct selective determination of As(V).

16

Zastosowanie nanocząstek metali w kosmetyce

Kapuścińska A., Igielska-Kalwat J., Gościańska J., Nowak I.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 4

566-569

PL

Dokonano przeglądu literatury na temat wykorzystania nanocząstek srebra, złota, miedzi i platyny w wyrobach kosmetycznych. Przedstawiono problematykę bezpieczeństwa kosmetyków zawierających nanomateriały.

EN

A review, with 49 refs., of Ag, Au, Cu and Pt nanoparticles.

17

Metoda wytwarzania i struktura nanomateriałów typu CNTs–Re

Dobrzańska-Danikiewicz A. D., Wolany W.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 3

116--119

PL

W ramach wykonanych prac badawczych wytworzono nanorurki węglowe trwale pokryte nanocząsteczkami renu. W eksperymencie zastosowano wielościenne nanorurki węglowe oraz jedno- i dwuścienne nanorurki węglowe zmieszane w proporcji 50:50%. Strukturę nowowytworzonych nanorurek dekorowanych Re zbadano za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM). W celu określenia składu chemicznego uzyskanych materiałów zastosowano spektroskopię z dyspersją energii (EDS). Proces wytwórczy nanorurek dekorowanych Re rozpoczęto od funkcjonalizacji CNTs w procesie utleniania, następnie umieszczono je w ośrodku zawierającym prekursor renu. Mokry materiał węglowy umieszczono w specjalnym holderze. Właściwy proces dekorowania nastąpił w wyniku wysokotemperaturowego procesu redukcji HReO4 w atmosferze wodoru i w osłonie gazu obojętnego — Ar.

EN

Methodology was developed of obtaining carbon nanotubes coated with rhenium nanocristals. The multiwalled carbon nanotubes and Single/Double-Walled Carbon Nanotubes mixed in 50:50% proportion were utilised for the experiment. The structure of newly synthesized CNTs-Re was examined using the transmission electron microscope (TEM). The chemical composition was confirmed with an energy dispersive spectroscope (EDS). A fabrication process was started with functionalization of CNTs, then the nanotubes were filtered and placed in a medium containing rhenium precursors — HReO4. The mixture was gently filtered, wet material was placed in a specially designed heat-resistant vessel and finally subjected to initial heating in the atmosphere of H2 and in the shield of inert gas — Ar.

18

Comparison of the MWCNTs-Rh and MWCNTs-Re Carbon-Metal Nanocomposites Obtained in High-Temperature

Dobrzańska-Danikiewicz A. D., Łukowiec D., Cichocki D., Wolany W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

2053--2060

EN

Carbon-metal nanocomposites consisting of multiwalled carbon nanotubes coated with rhodium or rhenium nanoparticles by the high-temperature method were fabricated during the research undertaken. Multiwalled carbon nanotubes fabricated by Catalytic-Chemical Vapour Deposition (CCVD) were used in the investigations. Multiwalled carbon nanotubes functionalisation in acid or in a mixture of acids was applied to deposit rhodium or rhenium nanoparticles onto the surface of carbon nanotubes, and then the material was placed in a solution being a precursor of metallic nanoparticles. The material prepared was next subjected to high-temperature reduction in the atmosphere of argon and/or hydrogen to deposit rhodium or rhenium nanoparticles onto the surface of multiwalled carbon nanotubes. The investigations performed include, respectively: fabrication of a CNT-NPs (Carbon NanoTube-NanoParticles) nanocomposite material; the characterisation of the material produced including examination of the structure and morphology, and the assessment of rhodium and/or rhenium nanoparticles distribution on the surface of carbon nanotubes. Micro- and spectroscopy techniques were employed to characterise the structure of the nanocomposites obtained.

PL

W ramach wykonanych badań wytworzono węglowo-metalowe nanokompozyty składające się z wielościennych nanorurek węglowych pokrytych nanocząsteczkami rodu lub renu metodą wysokotemperaturową. W badaniach wykorzystano wielościenne nanorurki weglowe wytworzone metodą katalityczno-chemicznego osadzania z fazy gazowej (ang.: Chemical Catalytic Vapor Deposition – CCVD). W celu osadzenia nanocząsteczek rodu lub renu na powierzchni nanorurek węglowych zastosowano funkcjonalizację wielościennych nanorurek węglowych w kwasie lub mieszaninach kwasów, następnie materiał umieszczono w roztworze będącym prekursorem nanocząsteczek metalicznych. Przygotowany materiał poddano następnie redukcji wysokotemperaturowej w atmosferze argonu i/lub wodoru w celu osadzenia nanocząsteczek rodu lub renu na powierzchni wielościennych nanorurek węglowych. Wykonane badania obejmują kolejno: wytworzenie materiału nanokompozytowego typu CNT-NPs (ang.: Carbon NanoTube-NanoParticles), scharakteryzowanie wytworzonego materiału obejmujące badanie jego struktury i morfologii oraz ocenę rozmieszczenia nanocząsteczek rodu i/lub renu na powierzchni nanorurek węglowych. Dla scharakteryzowania struktury otrzymanych nanokompozytów zastosowano techniki mikroi spektroskopowe.

19

Potencjał biotechnologiczny cyjanobakterii tworzących zakwity sinicowe

Kasowska-Żok E., Ostrowska M., Studnik H., Balcerzak L., Żyszka B., Drzyzga D., Bazgier G., Bazgier G., Kafarski P., Lipok J.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 4

355--362

PL

Zdolności adaptacyjne cyjanobakterii związane ze swoistym, „plastycznym” metabolizmem cechującym te mikroorganizmy sprawiły, że możliwe jest ich wykorzystanie jako biokatalizatorów w procesach biotransformacji związków naturalnych i połączeń syntetycznych. Inne cechy sinic umożliwiają ich zastosowanie w procesach bioremediacji jonów metali, w których równocześnie wytwarzane są nanocząstki tych pierwiastków. Wspomniane możliwości wskazują na znaczący potencjał biotechnologiczny cyjanobakterii.

EN

Cyanobacteria adaptability related to their specific „flexible” metabolism that characterizes these microorganisms enables their use as biocatalysts in biotransformation processes of natural and synthetic compounds. Other qualities of blue-green algae allow to use them in bioremediation of metal ions, during which nanoparticles of these elements are also produced. Mentioned possibilities indicate significant biotechnological potential of cyanobacteria.

20

Wytwarzanie nanocząstek metali przez mikroorganizmy

Ostrowska M., Lipok J.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 5

847-852