Peg kaplı süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkların sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıklar (SPION) ortak çöktürme yöntemi ile sentezlenmiş ve nanoparçacıkların manyetik özelliklerini etkileyen parametreler incelenmiştir. Yüksek doyum manyetizasyonuna sahip SPION'lar elde etmek için etkili sentez parametreleri optimize edilmiştir. Daha sonra, elde edilen SPION'lar polietilen glikol (PEG) ile kaplanmış ve PEG kaplı SPION'ların manyetik özellikleri incelenmiştir. Öncelikle, ortak çöktürme parametreleri değiştirilmiş ve nanoparçacıkların özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Belirlenen etkin parametreler olan sentez sıcaklığı ve baz konsantrasyonu optimize edilmiş ve en yüksek doyum manyetizasyonuna sahip SPION'lar elde edilmiştir. Optimum SPION'ların doyum manyetizasyonu değeri 67.9 emu/g olarak ölçülmüş ve parçacık boyutu 10.1±2.2 nm olarak hesaplanmıştır. Daha sonra, optimum SPION'lar mekanik karıştırma ve ultrasonik banyo kullanılarak polietilen glikol (PEG) ile kaplanmış ve manyetik özellikleri incelenmiştir. Mekanik karıştırma ile optimum SPION için % 2.8’lik kaplama elde edilmiş ve doyum manyetizasyonu değerinde (68.8 emu/g) % 1.3 artış gözlenmiştir. Mekanik karıştırma ile elde edilen PEG kaplı SPION'ların parçacık boyutu 11.0±2.6 nm olarak hesaplanmıştır. Ultrasonik banyo kullanılarak yapılan kaplama işleminde ise % 4.0’lük kaplama elde edilmiş ve doyum manyetizasyonu değerinde (72.4 emu/g) % 6.6’lık artış gözlenmiştir. Ultrasonik banyo kullanılarak elde edilen PEG kaplı SPION'ların parçacık boyutu 10.9±2.9 nm 'dir. Bu çalışmada elde edilen yüksek doyum manyetizasyonu değerine sahip kaplanmamış ve PEG kaplı SPION’ların, atık su arıtımı, manyetik ayırma, biyosensör gibi çeşitli uygulamalarda kullanılma potansiyeline sahip olabileceği düşünülmektedir.

In this study, superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) were synthesized by co-precipitation method and the parameters affecting the magnetic properties of the nanoparticles were investigated. Effective parameters were optimized to obtain SPIONs with high saturation magnetization. Then, the obtained SPIONs were coated with polyethylene glycol (PEG) and the magnetic properties of PEG-coated SPIONs were investigated. Firstly, co-precipitation parameters were changed and their effects on the properties of the nanoparticles were investigated. The determined effective parameters, synthesis temperature and base concentration, were optimized and SPIONs with the highest saturation magnetization were obtained. The saturation magnetization value of the optimum SPIONs was measured as 67.9 emu/g and the particle size was calculated as 10.1±2.2 nm. Then, the optimum SPIONs were coated with polyethylene glycol (PEG) using mechanical stirring and ultrasonic bath and their magnetic properties were investigated. With mechanical stirring, 2.8 % coating was obtained for optimum SPIONs and 1.3 % increase in saturation magnetization value (68.8 emu/g) was observed. The particle size of PEG coated SPIONs obtained with mechanical stirring was calculated to be 11.0±2.6 nm. In the coating process performed by using ultrasonic bath, 4.0 % coating was obtained and 6.6 % increase in saturation magnetization value (72.4 emu/g) was observed. The particle size of PEG coated SPIONs obtained using ultrasonic bath was 10.9±2.9 nm. The uncoated and PEG coated SPIONs with high saturation magnetization value obtained in this study may have the potential to be used in various applications such as wastewater treatment, magnetic separation, biosensor.