| dc.description.abstract | Jernoksid nanopartikler har vekket mye oppmerksomhet den siste tiden pa ̊ grunn av dere fremragende egenskaper som superparamagnetisme og høyt forhold mellom overflateareal og volum. Partiklene er anvendt i forskjellige fagfelt som for eksempel biomedisin, katal- yse og vannbehandling. Egenskapene er svært avhengig av partikkelstørrelsen, partikkel -størrelsefordelingen og morfologien. Strenge krav stilles for at de skal kunne anvendes for ulike applikasjoner og det er derfor helt avgjørende a ̊ utvikle metoder for a ̊ kunne kontrollere størrelsene.
Jernoksid nanopartikler har høy overflatespenning, noe som gjør dem utsatt for aggregering, som videre pa ̊virker de fysiske og kjemiske egenskapene. Funksjonalisering av partiklerne er derfor avgjørende for a ̊ overkomme slike utfordringer. A ̊ dekke jernoksid nanopar- ticles med silisium har blitt en lovende og viktig tilnærming i utviklingen av magnetiske nanopartikler, siden det forbedrer deres kjemiske stabilitet i væske og forhindrer aggregering. Silisiumbelegget gir en biokompatibel og kjemisk vennlig overflate, som ytterligere mulig -gjør videre overflatemodifikasjon.
I dette studiet undersøkes silanisering av jernoksid nanopartikler ved hjelp av en modifis- ert Sto ̈ber-metode i et semi-batch-oppsett. Studiet supplerer til et tidligere studie utført med et batch-oppsett utført av Ali [4]. Et semi-batch oppsett brukes til a ̊ studere effek- ten av a ̊ introdusere reaktantene i systemet over en tidsperiode. Det gir muligheten for a ̊ bygge opp konsentrasjonene og kontrollere nukleering og partikkelvekst. Effekten av forskjellige løsningsmidler, strømningshastigheter av TEOS og ammoniumhydroksid og ulike masser av jernoksid nanopartikler ble undersøkt. Forskjellige kombinasjoner av pa- rametere ble utført basert pa ̊ et eksperimentelt design opprettet ved bruk av JMP. Stabile partikler, med størrelser fra 737 ± 38 nm til 1058 ± 81 nm, har blitt syntetisert med ulik grad av størrelsesfordeling. Fire forskjellige morfologier ble observert; kuler, ufullstendig smeltede partikler, agglomerater og uregelmessige partikler. Morfologien sa ̊ ut til a ̊ være svært avhengig av reaksjonsparametrene.
Magnetiske ma ̊linger av silisiumdekkede jernoksid nanopartikler viser at partiklene har superparamagnetisk egenskaper, men magnetiseringen reduseres i høyere grad enn hva som er ønsket sammenlignet med udekkede jernoksid nanopartikler. Ytterligere studier vil derfor være avgjørende for a ̊ undersøke hvordan jerninnholdet i partiklene kan økes for a ̊ fremstille partikler med høyere magnetisering. | |
| dc.description.abstract | Iron oxide nanoparticles (IONPs) have evoked much attention recently due to their out- standing properties, such as superparamagnetism and high surface-to-volume ratio. The particles find application in various fields, including biomedicine, catalysis, and water management. Their properties are strongly influenced by particle sizes, particle size distri- butions, and morphology. Rigorous criteria must be satisfied for various applications, and the development of different methods for tuning sizes is crucial.
The high surface tension of IONPs makes them prone to aggregation, which subsequently affects their physical and chemical properties. The use of stabilizing agents often solves this problem. However, in many cases, the functionalization of these particles is crucial to overcome such challenges. Silica coating of IONPs has become a promising and important approach in the development of magnetic nanoparticles since it improves their chemical stability in liquid and prevents aggregation. The silica shell provides a biocompatible and chemically friendly surface, enabling subsequent modification to optimize for application.
In this study, silanization of IONPs using a modified Sto ̈ber method in a semi-batch set up is investigated. This study supplements an earlier study performed by Ali [4], where a batch set up was used. The aim is to study the effects of introducing the reactants to the system over a period of time. It allows building up the molarities to control the nu- cleation and growth. The effect of different solvents, flow rates of TEOS and ammonium hydroxide, and masses of IONPs were investigated. Different combinations of parameters were carried out based on an experimental design created by the use of JMP. Highly stable particles, with sizes ranging from 737±38 nm to 1058±81 nm, have successfully been synthesized with various degrees of polydispersity. Four different morphologies were ob- served; spheres, incompletely fused particles, agglomerates, and irregular particles. The morphology appeared to be greatly dependent on the reaction parameters.
Magnetic measurements of the silica coated IONPs show that the particles possess super- paramagnetic behavior, however, the magnetization is diminished at a higher degree than preferred as compared to the bare IONPs. Further studies will hence be vital to investigate how the iron content in the particles can be increased to fabricate particles with higher magnetization. | |
