التخليق الأخضر لمركبات نانوية أكسيد معدني /بوليمر

Abstract

التخليق الأخضر لجزيئات أكاسيد المعادن النانوية باستخدام مستخلصات نباتية هو بديل واعد للطريقة التقليدية للتوليف الفيزيائي والكيميائي. في هذا العمل، تم تخليق جسيمات نانوية لمعادن مختلفة باستخدام مستخلص قشور الليمون تمثلت في أولا المركب ZnO/BaMg2 حيث تم توصيف الجسيمات النانوية المصنعة باستخدام مطيافية الضوء المرئي وفوق البنفسجي التي أظهرت ذروات الامتصاص عند حوالي 277 نانومتر. تم تأكيد تكوينات الرابطة الكيميائية لـ ZnO/BaMg2 من خلال تحليلات مطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FT-IR). كشفت نتائج تحليل حيود الأشعة السينية (XRD) عن تكوين بنية بلورية سداسية، وأظهرت تحليلات المجهر الإلكتروني الماسح للجسيمات أشكالاً غير منتظمة عند حوالي 35.89 نانومتر للجسيمات النانوية المصنعة. تمت دراسة النشاط التحفيزي لـ ZnO/BaMg2 المصنّع في تحلل صبغات وردية البنغال (RB) و برتقالي الميثيل (MO) باستخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية المرئية ومقارنتها بالنشاط التحفيزي لجسيمات أكسيد الزنك ZnONPs. كانت نسب إزالة اللون لكلا الصبغتين لمركب ZnO/BaMg2 90.2% و98.71% من RB وMO على التوالي، بينما كانت لجسيمات أكسيد الزنك ZnO NPs 75.57% من MO و88.69% من RB خلال 120 دقيقة. وثانيا تمت تصنيع جسيمات أكسيد النحاسCuO والمركب CuO/PEG وفي هذه الدراسة، تم التحقق من الخصائص البصرية والهيكلية لكل من CuO NPs وCuO/PEG اثبتت النتائج ان لهما شكلًا كرويًا بحجم متوسط34 و45 nm وطاقات فجوة نطاق بصري 1.2 و1.5 ev على التوالي. وتم اختبار نشاط المضاد للأكسدة للجسيمات المصنعة وأظهرت النتائج أن جزيئات المركب CuO/PEG أظهرت نشاط إزالة كبير بقيم IC50 تبلغ 104.6 μg/mL لتحليل إزالة بيتا كاروتين و38.12 μg/mL لتحليل إزالة ABTS، بينما أظهرت جزيئات أكسيد النحاس CuO NPs نشاطًا مضادًا للأكسدة أقل يبلغ حوالي 150.54 μg/mL لتحليل تبييض حمض بيتا كاروتين لينوليك و59.63 μg/mL لتحليل إزالة ABTS. وقمنا أيضا بدراسة نشاط التحلل الضوئي لإزالة صبغتي 4 بروموفينول (BP) و التولويدين الأزرق (TP) تحت أشعة الشمس حيث أظهرت نتائج التحلل الضوئي لجزيئات CuO/PEG نشاطًا أعلى مقارنة بجزيئات أكسيد النحاس وحدها. فقد حققت معدلات تحلل بلغت 99.7% لصبغة 4 بروموفينول (BP) و99.5% لصبغة التولويدين الأزرق (TP) عند 90 دقيقة، في حين حققت جزيئات أكسيد النحاس معدلات أقل قليلاً. أظهرت جسيمات أكسيد النحاسCuO والمركب CuO/PEG نشاط تحلل ضوئي كبير ضد الأموكسيسيلين (مضاد حيوي)، بمعدلات تحلل بلغت 91% و98% على التوالي، عند 120 دقيقة. وتبعت حركية تفاعل الجسيمات النانوية المصنعة نموذجًا شبه أولي، حيث أظهرت جسيمات المركبCuO/PEG معدل ثابت أعلى من جسيمات CuO NPs Abstract The green synthesis of metal oxide nanoparticles using plant extracts is a promising alternative to conventional physical and chemical synthesis methods. In this work, nanoparticles of different metals were synthesized using lemon peel extract. The first synthesized compound was ZnO/BaMg₂, which was characterized by UV–Vis spectroscopy, showing absorption peaks around 277 nm. The chemical bond formations of ZnO/BaMg₂ were confirmed through Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). X-ray diffraction (XRD) analysis revealed the formation of a hexagonal crystalline structure, while scanning electron microscopy (SEM) indicated irregularly shaped particles with an average size of about 35.89 nm. The catalytic activity of ZnO/BaMg₂ was investigated in the degradation of Rose Bengal (RB) and Methyl Orange (MO) dyes using UV–Vis spectroscopy and compared with ZnO nanoparticles (ZnO NPs). The decolorization efficiencies for ZnO/BaMg₂ were 90.2% for RB and 98.71% for MO, while for ZnO NPs, the values were 88.69% for RB and 75.57% for MO after 120 minutes. Secondly, copper oxide nanoparticles (CuO NPs) and the CuO/PEG composite were synthesized. The optical and structural properties of both were examined, revealing spherical shapes with average particle sizes of 34 nm for CuO NPs and 45 nm for CuO/PEG. The optical bandgap energies were 1.2 eV and 1.5 eV, respectively. Antioxidant activity was also tested, showing that CuO/PEG nanoparticles exhibited higher scavenging activity with IC₅₀ values of 104.6 μg/mL for β-carotene bleaching and 38.12 μg/mL for ABTS assay, while CuO NPs showed lower activity with IC₅₀ values of 150.54 μg/mL (β-carotene–linoleic acid bleaching) and 59.63 μg/mL (ABTS). The photocatalytic degradation activity was further studied against 4-bromophenol (BP) and toluidine blue (TP) dyes under sunlight irradiation. CuO/PEG nanoparticles demonstrated superior photocatalytic activity compared to CuO NPs, achieving degradation rates of 99.7% for BP and 99.5% for TP within 90 minutes, while CuO NPs achieved slightly lower rates. Both CuO and CuO/PEG nanoparticles also showed significant photocatalytic degradation activity against the antibiotic amoxicillin, with degradation rates of 91% and 98%, respectively, after 120 minutes. The kinetic studies indicated that the degradation process followed a pseudo-first-order model, with CuO/PEG nanoparticles exhibiting a higher rate constant compared to CuO NPs.