نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علم و صنعت

2 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران

10.22041/ijbme.2021.526771.1675

چکیده

نانوذرات سریم اکسید کاربردهای گسترده‌ای در حوزه پزشکی دارند. اندازه ذرات، شکل و غلظت نانوسریا برای استفاده بیولوژیکی و زیست‌سازگاری آن‌ها اهمیت زیادی دارد. روش تولید نانوذرات سریم اکسید نقش مهمی در تعیین شکل، اندازه ذرات و غلظت آن ایفا می‌کند. در این مطالعه، پارامترهای موثر در تعیین غلظت، اندازه و پراکندگی ذرات، کریستالی بودن و تولید بیشترین مقدار سریم اکسید از مواد اولیه، شبیه‌سازی و آزمایش شد. از آنجایی که کنترل نانوذرات تولید شده با روش‌های مختلف به چالشی مهم تبدیل شده، برای کنترل اندازه ذرات سریم اکسید از روشی آسان و بسیار موثر که به کارگیری تراشه میکروفلوئید است، استفاده شد. از میان روش‌های موجود برای تولید نانوذرات، روش هم رسوبی به دلیل سادگی فرایند، کم هزینه بودن، و صرفه جویی در زمان نسبت به سایر روش‌ها برگزیده شد. از سریم نیترات و سدیم هیدروکسید به عنوان مواد اولیه برای تولید نانوذرات سریم اکسید استفاده شد. شبیه‌سازی در نرم افزار کامسول انجام گرفت و سپس از نتایج حاصل برای انجام آزمایشات تجربی، مقایسه و صحت سنجی استفاده شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که استفاده از تراشه میکروفلوئید روشی موثر برای کنترل اندازه نانوذرات است و افزایش غلظت سدیم هیدروکسید سبب کامل شدن واکنش و تولید حداکثر سریم اکسید و کاهش نسبت سرعت واکنش‌دهنده سبب کاهش پراکندگی، افزایش کریستالی بودن ذرات و افزایش اندازه ذرات تولید شده می‌شود. رسوب زرد رنگ تولید شده در این روش، با توجه به معادله شرر حاوی نانوذرات سریم اکسید با اندازه ذرات 0.1±1.16 نانومتر و 85 درصد ذرات کریستالی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of The Optimal Synthesis Conditions of Biocompatible Cerium oxide Nanoparticles by Microfluidic chip

نویسندگان [English]

  • mohadese shahriari pour 1
  • Sasan Asiaei 2

1 Iran University of Science and Technology

2 School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Tech.

چکیده [English]

Cerium oxide nanoparticles have many applications in medicine. Particle size, shape and concentration of nanoceria are very important for biological applications and biocompatibility. The synthesis method of cerium oxide nanoparticles has an important role in determining nanoceria shape, particle size and concentration. In this project, the effective parameters in determining the concentration, size and size distribution, crystallinity and production of maximum cerium oxide produced from the reactants were simulated and tested.. Since in different method, particle size control has become an important challenge, Microfluidic chips were used to control particle size. Among the existing methods for nanoparticle synthesis, co-precipitation method was chosen Because of its simplicity, cheapness and short time method compared with other methods. Cerium nitrate and sodium hydroxide were used as raw materials to synthesize cerium oxide nanoparticles. Simulations were performed in Comsol and then the results were used for experimental tests, comparison and validation. The nanoparticles were characterized for size and size distribution using x-ray diffraction. The results of this study showed that the use of microfluidic chips is an effective method for controling nanoparticle size. Increasing concentration of sodium hydroxide can complete reaction and have maximum efficiency and decreasing the reactives velocity can reduce the size dispersion, increases the crystallinity and particle size. The yellow precipitate produced, according to Scherer equation, contains cerium oxide nanoparticles with particle size of 1.16±0.1 nm and 85% of crystallinity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • microfluidic chip
  • Cerium oxide
  • ceria nanoparticles
  • coprecipitation