Synthesis of ZnO nanoparticles via sol-gel method for its antibacterial properties

Abstract

Çinko oksit nanoparçacıkları (ZnO NP'ler), benzersiz özellikleri nedeniyle teknolojinin birçok alanı için umut verici ve dikkate değer bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, ZnO NP'lerin partikül boyutunun optik özellikleri ve ayrıca ZnO NP'lerin antibakteriyel aktivitesi üzerindeki etkisini göstermek için sol-jel yöntemiyle ZnO NP'ler hazırlanmıştır. NP'leri üretmek için 0.2M ZnO sol çözeltisi hazırlanmıştır. 1.0M NaOH solüsyonu ile pH 12'ye ayarlanmıştır. Sırasıyla 800°C ve 450°C kalsinasyon sıcaklığı ile 3 kez ve 6 kez yıkama yapılarak iki farklı ZnO NP elde edilmiştir. ZnO NP'lerin mikroyapısal karakterizasyonu, X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ile belirlenmiştir. Optik özellikler, UV-Vis-NIR spektrofotometre kullanılarak belirlenmiştir. XRD analizinde, her iki numune de altıgen wurtzite ZnO yapısına sahiptir (JCPDS No. 00-036-1451) ve ortalama NP boyutları, XRD verilerinden 800°C'de 52.65 nm'de 3 yıkama ile ve 450°C'de 25.11 nm'de 6 yıkama ile hesaplanmıştır. Sonuçlar, kalsinasyon sıcaklığı düşürüldüğünde ve yıkama süresi artırıldığında partiküllerin kristalit boyutunun azaldığını göstermiştir. ZnO NP'lerin optik özelliklerinin, NP'lerin boyutundan önemli ölçüde etkilendiği gözlenmiştir. ZnO-800°C ve ZnO-450°C NP'lerinin antibakteriyel aktivitesi, üç farklı bakteri suşuna karşı iki farklı yöntem kullanılarak araştırılmıştır. Gram pozitif bakteri S. aureus üzerinde UV ışınlarına maruz bırakılan ZnO-450°C NP'ler ile umut verici sonuçlar elde edilmiştir.

Zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) have a promising and remarkable potential for many areas of technology due to their unique properties. In this study, ZnO NPs were prepared by the sol-gel method to demonstrate the influence of the particle size of ZnO NPs on their optical properties and also antibacterial activity of ZnO NPs. 0.2M ZnO sol solution was prepared to produce NPs. The pH was adjusted to 12 with a 1.0M NaOH solution. Two different ZnO NPs were obtained by washing 3 times and 6 times and calcination temperature of 800°C and 450°C, respectively. The microstructural characterization of the ZnO NPs was determined by by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The optical properties were determined using the UV-Vis-NIR spectrophotometer. In XRD analysis, both samples have a hexagonal wurtzite ZnO structure (JCPDS No. 00-036-1451) and the average NP sizes were calculated at 52.65 nm at 800°C, with 3 washes and 25.11 nm at 450°C with 6 washes from XRD data. The results showed that the crystallite size of the particles was decrease when the calcination temperature was lowerred and the washing time was increased. It was observed that the optical properties of the ZnO NPs were significantly affected by the size of the NPs. The antibacterial activity of ZnO-800°C and ZnO-450°C NPs was investigated against three different bacterial strains using two different. Promising results were obtained with ZnO-450°C NPs exposed to UV irradiation on Gram-positive bacteria S. aureus.