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

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.

3

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.

4

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.

5

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.

6

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.

7

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.

8

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).

9

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.

10

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.

11

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.

12

Wytwarzanie nanocząstek metali przez mikroorganizmy

Ostrowska M., Lipok J.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 5

847-852

13

Biochemiczne metody otrzymywania nanocząstek metali jako proekologiczna alternatywa dla metod tradycyjnych

Marzec A

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 11

2081-2086

PL

Przedstawiono sposoby pozyskiwania nanocząstek metali metodą redukcji chemicznej przy użyciu materiałów biologicznych. Główną uwagę skupiono na omówieniu biochemicznych syntez nanocząstek metali z wykorzystaniem związków organicznych zawartych w naturalnych ekstraktach roślinnych jako proekologicznej, innowacyjnej alternatywy dla tradycyjnych metod. Nietoksyczne, przyjazne dla środowiska i tanie metody tworzenia nanocząstek metali oferują wiele korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi metodami.

EN

A review, with 43 refs., of methods for manufg. Ag, Au, Pd, Pt, Ni and hybrid Au/Fe3O4 nanoparticles.

14

Metal nanoparticles and plants

Masarovičová E., Kráľová K.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2013

|

Vol. 20, nr 1

9-22

EN

Metal nanoparticles (MNPs) belong mostly to the engineered type of nanoparticles and have not only unique physical and chemical properties but also different biological actions. In recent years, noble MNPs and their nano-sized agglomerates (collectively referred to as nanoparticles or particles in the subsequent sections) have been the subjects of much focused research due to their unique electronic, optical, mechanical, magnetic and chemical properties that can be significantly different from those of bulk materials. To enhance their use, it is important to understand the generation, transport, deposition, and interaction of such particles. Synthesis of MNPs is based on chemical or physical synthetic procedures and by use of biological material ("green synthesis" as an environmentally benign process) including bacteria, algae and vascular plants (mainly metallophytes). In biological methods for preparation of metal nanoparticles mainly leaf reductants occurring in leaf extracts are used. MNPs can be formed also directly in living plants by reduction of the metal ions absorbed as a soluble salt, indicating that plants are a suitable vehicle for production of MNPs. These methods used for preparation of MNPs are aimed to control their size and shape. Moreover, physicochemical properties of MNPs determine their interaction with living organisms. In general, inside the cells nanoparticles might directly provoke either alterations of membranes and other cell structures or activity of protective mechanisms. Indirect effects of MNPs depend on their physical and chemical properties and may include physical restraints, solubilization of toxic nanoparticle compounds or production of reactive oxygen species. Toxic impacts of MNPs on plants is connected with chemical toxicity based on their chemical composition (eg release of toxic metal ions) and with stress or stimuli caused by the surface, size and shape of these nanoparticles. Positive effects of MNPs were observed on the following plant features: seed germination, growth of plant seedlings, stimulation of oxygen evolution rate in chloroplasts, protection of chloroplasts from aging for long-time illumination, increase of the electron transfer and photophosphorylation, biomass accumulation, activity of Rubisco, increase of quantum yield of photosystem II, root elongation, increase of chlorophyll as well as nucleic acid level and increase in the shoot/root ratio. However, it should be stressed that MNPs impact on human and environmental health remains still unclear.

PL

Ze względu na unikalne właściwości fizyczne i chemiczne, ale także różne działanie biologiczne nanocząstek metali (MNPS) są obiektem zainteresowania nowo powstałej inżynierii tych materiałów. W ostatnich latach MNPS metali szlachetnych (zbiorowo określane w dalszej części tekstu jako nanocząstki lub cząstki) były poddawane wielu badaniom ze względu na ich unikalne właściwości elektroniczne, optyczne, mechaniczne, magnetyczne i chemiczne, które mogą być znacząco różne od właściwości materiałów litych. Synteza MNPS polega na procesach chemicznych lub fizycznych oraz na wykorzystaniu materiału biologicznego ("zielona synteza" - proces przyjazny środowisku), w tym bakterii, glonów i roślin naczyniowych (głównie metalofitów). W biologicznych metodach wytwarzania nanocząstek metali używane są głównie substancje redukujące, występujące w ekstraktach z liści. MNPS również mogą być utworzone bezpośrednio w żywych roślinach przez redukcję jonów metali absorbowanych w postaci rozpuszczalnych soli, co wskazuje, że rośliny są odpowiednim środkiem produkcji MNPS. Metody te pozwalają na kontrolę rozmiarów i kształtu cząstek. Jest to ważne, ponieważ właściwości fizykochemiczne MNPS określają ich oddziaływanie z żywymi organizmami. Zwykle w komórkach nanocząstki mogą bezpośrednio wywoływać zmiany w błonach komórkowych albo w innych strukturach oraz mogą wpływać na aktywność komórek lub na ich mechanizmy ochronne. Pośrednio skutki działania MNPS zależą od ich właściwości fizycznych i chemicznych. Skutki te mogą obejmować ograniczenia fizyczne, rozpuszczanie toksycznych MNPS lub wytwarzanie reaktywnych form tlenu. Toksyczny wpływ MNPS na rośliny jest związany z toksycznością chemiczną, uzależnioną od składu chemicznego (np. uwalnianie toksycznych jonów metali) oraz ze stymulacją lub napięciami wywołanymi przez kontakt z powierzchnią. Istotne są także rozmiary i kształt nanocząstek. Pozytywne wpływy MNPS obserwowano na: kiełkowanie nasion, wzrost siewek roślin, stymulację tempa przemiany tlenu w chloroplastach, ochronę przed starzeniem chloroplastów wywołanym przez długotrwałe oświetlanie, zwiększenie transferu elektronów i fotofosforylacji, gromadzenie biomasy, aktywność RuBisCO, wzrost wydajności kwantowej fotosystemu II, wzrost korzeni, wzrost chlorofilu, jak również poziomu kwasów nukleinowych i stosunku długości pędów i korzeni. Jednak należy podkreślić, że wpływ MNPS na zdrowie ludzi i na środowisko jest nadal niejasny.

15

Biologiczna synteza nanocząstek metali

Maliszewska I.

Wiadomości Chemiczne

|

2012

|

[Z] 66, 11-12

1023-1040

EN

Nanotechnology has attracted a great interest in recent years due to its expected impact on many areas such as energy, medicine, electronics and space industries. One of the most important aspects in researching nanotechnology is a synthesis of metal nanoparticles of well-defined sizes, shapes and controlled monodispersity. One of the exciting methods is the production of metal nanostructures using biological systems such as microbes, yeast, fungi and several plant extracts. Biological systems provide many examples of specifically modified nanostructured molecules. Perhaps, the best known are the magnetotactic bacteria which intracellularly synthesize magnetic nanocrystals in magnetosomes. The production of many other metal and metal alloy nanoparticles by organisms is a consequence of detoxification pathways. Organisms have evolved specific mechanisms to prevent excessive accumulation of metals. There are two probable ways to capture or trap the metal ions, electrostatic interaction and/or secretion of substances that will adhere the ions. For the process of intracellular synthesis of nanoparticles, the ions are involved in a nutrient exchange and/or substance diffusion. Thereafter, the functional reducing agents (i.e. reducing sugars, fatty acids, glutathione, flavonoids, terpenoids, fitochelatines etc.) and/or enzymes (NAD+/NADP+- dependent reductases, hydrogenases, oxidases), convert the harmful ions into non-harmful matters. Finally, the nuclei grow and subsequently intracellularly or extracellularly accumulate to form nanoparticles. Despite numerous research made in this area, the mechanism of biosynthesis is not a fully understood. In this paper an overview of the use of living organisms in the biosynthesis of metal nanoparticles is given and different mechanisms leading to the formation of nanoparticles are demonstrated.

16

Toksyczność nanocząstek metali : wybrane zagadnienia

Zapór L.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 6

1237-1240

PL

W najbliższych latach planowanego rozwoju nanotechnologii spodziewany jest wzrost narażenia na nanocząstki metali. Dane dotyczące toksyczności nanocząstek, chociaż niejednokrotnie sprzeczne są na tyle niepokojące, że są one postrzegane jako jedno z głównych, nowych zagrożeń dla zdrowia pracowników. W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące toksyczności nanocząstek metali.

EN

A review, with 36 refs., of respiratory, transdermal and gastro-intestinal hazards connected with the presence of metal nanoparticles in the work environment.

17

Occurrence, characterization and action of metal nanoparticles

Masarovičová E., Kráľová K.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 2

445--449

EN

Metal nanoparticles (MNPs) are attracting attention for many technological applications as catalysts, in optical materials, medical treatments, sensors, and in energy storage and transmission. The function and use of these materials depend on their composition and structure. A practical route for synthesis of MNPs is by chemical procedure and by use of biological material (“green synthesis” as a dependable, environmentally benign process) including bacteria, algae and vascular plants (mainly metallophytes). Currently, there are various chemical and physical synthetic methods used for preparation of metal nanoparticles and several experimental techniques aimed at controlling the size and shape of MNPs. Toxic effects of MNPs on plants could be connected with chemical toxicity based on their chemical composition (eg release of toxic metal ions) and with stress or stimuli caused by the surface, size and shape of the particle. The physicochemical properties of nanoparticles determine their interaction with living organisms. In general, plant cells possess cell walls that constitute a primary site for interaction and a barrier for the entrance of nanoparticles. Inside cells, nanoparticles might directly provoke either alterations of membranes and other cell structures or activity of protective mechanisms. Indirect effects of MNP depend on their chemical and physical properties and may include physical restraints, solubilization of toxic nanoparticle compounds, or production of reactive oxygen species. However, it should be stressed that impact of MNPs on human and environmental health remains still unclear. Thus, evaluation scheme for national nanotechnology policies (that would be used to review the whole national nanotechnology plan) was recommended. The three following criteria for policy evaluation were suggested: appropriateness, efficiency and effectiveness.

PL

Nanocząstki metali (MNPS) przyciągają uwagę ze względu na ich wykorzystanie w wielu zastosowaniach jako katalizatory, materiały optyczne, czujniki, w zabiegach medycznych, w przechowywaniu i transmisji energii. Funkcja i zastosowanie tych materiałów zależą od ich składu i struktury. Praktycznymi drogami syntezy MNPS są metody chemiczne i wykorzystanie materiałów biologicznych („zielona synteza” niezawodna, przyjazna środowisku), w tym bakterii, glonów i roślin naczyniowych (głównie metalofitów). Obecnie stosowane są różne fizyczne i chemiczne metody wytwarzania nanocząstek metali i kilka technik eksperymentalnych, mających na celu kontrolę wielkości i kształtu MNPS. Toksyczny wpływ MNPS na rośliny może być związany z toksycznością chemiczną ze względu na ich skład chemiczny (np. uwalnianie jonów metali) oraz stresem lub stymulacją spowodowanymi przez powierzchnię, wielkość i kształt cząstek. Interakcje z organizmami żywymi są określane przez fizykochemiczne właściwości nanocząstek. Ogólnie rzecz biorąc, ściany komórkowe roślin stanowią podstawowy element interakcji i barierę wejścia nanocząstek. Wewnątrz komórek nanocząstki mogą bezpośrednio wywoływać zarówno zmiany błon komórkowych, jak i innych struktur lub spowodować aktywizację mechanizmów ochronnych. Pośrednie skutki MNP zależą od ich właściwości chemicznych i fizycznych, mogących prowadzić do tworzenia pewnych ograniczeń fizycznych, rozpuszczania związków toksycznych czy wytwarzania reaktywnych form tlenu. Jednak należy podkreślić, że wpływ MNPS na zdrowie ludzi i stan środowiska jest nadal niejasny. Z tego względu konieczne jest stworzenie schematu systemu oceny polityki w dziedzinie nanotechnologii (które zostaną wykorzystane do przeglądu całości krajowego planu nanotechnologicznego). Zaproponowano trzy następujące kryteria oceny polityki: adekwatność, efektywność i skuteczność.

18

Kierunki rozwoju powłok ochronnych kinematycznych węzłów maszyn

Kotnarowski A.

Logistyka

|

2012

|

nr 3

PL

W artykule omówiono w sposób skrótowy zagadnienia związane z wytwarzaniem powłok ochronnych kinematycznych węzłów maszyn, o korzystnych właściwościach tribologicznych, zapewniających właściwą eksploatację urządzeń technicznych. Omówiono zasady funkcjonowania a także możliwości stosowania powłok adaptacyjnych oraz powłok otrzymywanych z udziałem nanostruktur. Zaprezentowano koncepcję konstytuowania tego rodzaju powłok w procesie eksploatacji oraz przedstawiono badania możliwości jej realizacji, przytaczając przykładowe wyniki badań własnych.

EN

The paper presents shortly problems connected with protective coatings of machine kinematic joints generation of advantageous tribological properties assuring proper exploitation of technical equipment. Rules of operation and applications possibilities of adaptative coatings as well as coatings obtained with addition of nanostructures were discussed. A concept of such coatings generation during exploitation process was presented and examinations of this concept practical realisation possibilities were showed with some examples of own examination results.

19

Antiwear properties of lubricants modified with metal particles

Kotnarowski A.

Tribologia

|

2010

|

nr 4

191-200

EN

The paper presents an influence of lubricant modification with metal particles addition on wear process of tribological couplings elements. Combinations of various materials working in mixed friction condition at rotational or reversible motion were analysed. They were lubricated with, first of all, base oils used for different lubricants compounding which were modified with addition of micro- or nanoparticles of such metals like aluminium, zinc, copper and lead. Presented results attest to positive influence of small quantities of metal particles added to oils on frictional couplings tribological characteristics.

PL

W artykule przedstawiono wpływ, jaki na proces zużywania elementów skojarzeń tribologicznych wywiera modyfikacja stosowanych w nich środków smarowych, za pomocą dodatku cząstek metali. Przeanalizowano skojarzenia różnych materiałów konstrukcyjnych pracujące w warunkach tarcia mieszanego, przemieszczające się względem siebie ruchem obrotowym i posuwisto-zwrotnym. Do ich smarowania wykorzystano, przede wszystkim, oleje bazowe, stosowane do komponowania różnego rodzaju środków smarowych, natomiast do ich modyfikacji użyto zarówno mikro-, jak i nanocząstek takich metali, jak aluminium, cynk, miedź, molibden, ołów. Zaprezentowane w referacie wyniki badań własnych świadczą o korzystnym wpływie niewielkich ilości cząstek metali, dodawanych do olejów, na charakterystyki tribologiczne smarowanych nimi węzłów tarcia.

20

Nanocząstki metali przejściowych - synteza i aktywność katalityczna

Gniewek A., Trzeciak A. M.

Wiadomości Chemiczne

|

2009

|

[Z] 63, 11-12

953-984

EN

Transition metal nanoparticles (also called metal colloids or nanoclusters) are ordered multi-atom sets characterized by a very small size, generally less than 20 nm. They are intermediate species between single atoms and crystals of macroscopic dimensions [1.8]. Nanoparticles have been synthesized by a variety of methods. The most common synthetic procedures involve chemical reduction of transition metal salts or complexes. By the choice of reduction conditions (kind of the reducing agent, type of the stabilizing agent and the elementary reaction parameters like temperature and concentration) it is possible to obtain colloids showing different particle sizes and morphologies. These two factors play a decisive role from the point of view of catalytic activity of nanoclusters. Palladium nanoparticles have been obtained by chemical reduction of PdCl2 aqueous solution using pyrogallol, hydrazine or chromium(II) acetate as the reducing agent. All these systems have demonstrated a very high catalytic activity in important carbon-carbon bond forming reactions (methoxycarbonylation, Heck and Suzuki processes) carried out under mild conditions [48, 49]. Some of the C.C coupling reactions have also been successfully catalyzed by nickel nanoparticles, however they require more harsh conditions [65, 66]. Cobalt and iron nanoparticles present magnetic properties attractive for application of these materials as removable electronic media of high capacity, as well as biosensors or magnetic probes for biological imaging and therapeutic use [9, 18]. The extreme reactivity of nanoparticles, specifically towards oxygen and water, complicates their synthesis, however it is also beneficial in catalytic applications [16, 17]. Conversion of CO/H2 mixture to hydrocarbons, known as Fischer-Tropsch synthesis, representing one of the most important routes to fuels production, is catalyzed very effectively by iron and cobalt nanoparticles. Monometallic and bimetallic cobalt nanoparticles are excellent catalysts of Pauson-Khand type couplings leading to cyclopentanones [17].