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生物学的汚染物質および非生物学的汚染物質の触媒および光触媒除去のために、新規なグリーン合成法を用いて調製した高安定なAgNPs
Highly stable AgNPs prepared via a novel green approach for catalytic and photocatalytic removal of biological and non-biological pollutants.
PMID: 32659527 DOI: 10.1016/j.envint.2020.105924.
抄録
生物学的・非生物学的汚染物質の増加は、環境システムに大きな脅威を与えている。このような汚染物質を効果的に処理する方法を開発するために、還元剤やキャッピング剤としてインゲンマメを用いることで、面心立方晶構造（サイズ範囲：10-20nm）を持つ高安定な銀ナノ粒子（AgNP）をグリーン合成することを提案している。得られたAgNPは、光触媒、触媒、抗菌殺菌剤のトリプルプラットフォームとしての強力な役割を持つことが明らかになった。AgNPは、露光時間150分以内に反応性赤141（RR-141）色素の約97％を光触媒的に分解することができた（量子効率3.68×10分子.光子、除去反応速度1.13×10mmol g h）。また、光触媒プロセスと色素の完全無機化における特定の活性酸素種(ROS)の役割について、それぞれスカベンジャー実験と化学的酸素要求量(COD)実験を実施して検討した。触媒として、AgNPは15分以内に4-ニトロフェノールを4-アミノフェノールに還元することも可能であった。全体的に、AgNPは5回の試験サイクルを経ても、触媒としても光触媒としても優れた安定性を示した。抗菌剤としては、グラム陽性菌（枯草菌）および陰性菌（大腸菌）のいずれに対しても有効であり、クリアランスゾーンはそれぞれ15mmおよび18mmであった。このように、本研究の結果は、グリーン合成法で得られたAgNPが、光触媒、触媒、抗菌剤の3つの役割を果たし、効果的な環境浄化に貢献していることを示している。
Increases in biological and non-biological pollutants pose a significant threat to environmental systems. In an effort to develop an effective means to treat such pollutants, the use of Phaseolus vulgaris (kidney beans) as reducing and capping agents is proposed for the green synthesis of highly stable silver nanoparticles (AgNPs) with a face-centered cubic (fcc) crystalline structure (size range: 10-20 nm). The potent role of the resulting AgNPs was found as triple platforms (photocatalyst, catalyst, and antimicrobial disinfectant). AgNPs were able to photocatalytically degrade approximately 97% of reactive red-141 (RR-141) dye within 150 min of exposure (quantum efficiency of 3.68 × 10 molecule.photon and a removal reaction kinetic rate of 1.13 × 10 mmol g h). The role of specific reactive oxygen species (ROS) in the photocatalytic process and complete mineralization of dye was also explored through scavenger and chemical oxygen demand (COD) experiments, respectively. As an catalyst, AgNPs were also capable of reducing 4-nitrophenol to 4-aminophenol within 15 min. Overall, AgNPs showed excellent stability as catalyst and photocatalyst even after five test cycles. As an antimicrobial agent, the AgNPs are effective against both gram-positive (Bacillus subtilis) and -negative bacteria (Escherichia coli), with the zones of clearance as 15 and 18 mm, respectively. Thus, the results of this study validate the triple role of AgNPs derived via green synthesis as a photocatalyst, catalyst, and antimicrobial agent for effective environmental remediation.
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