Published April 14, 2022 | Version v1
Publication Open

Enhanced structural, optical, electrical properties and antibacterial activity of PEO/CMC doped ZnO nanorods for energy storage and food packaging applications

Creators

  • 1. Delta University for Science and Technology
  • 2. King Saud University
  • 3. Al-Razi University

Description

The zinc oxide nanorods (ZnONRs) have been successfully prepared via sol–gel way. A series of Poly(ethylene oxide) and Carboxymethyl cellulose (PEO/CMC) blend samples filled with different concentration of ZnONRs were prepared using casting method. Transmission electron microscopic (TEM) image showed that the synthesized ZnONPs had a diameter in the range of 29.29 to 59.09 nm. These samples were characterized by different analytical techniques. On the basis of results obtained from XRD and FT-IR analysis, blends are miscible. Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy exhibited the complexation between PEO/CMC blend and ZnONRs. The optical energy gap was calculated using the UV/vis. data. The maximum value of AC conductivity for the pure blend was 1.98 × 10–7 S.cm−1, and by raising the filling of ZnONRs increased to 3.26 × 10–6 S.cm−1 at highest concentration. After the added of ZnONRs, an improvement for the dielectric constant (ε′) and dielectric loss (ɛ") of PEO/CMC are detected. These samples can be employment in the semiconductor industries and portable electrochemical batteries, electric vehicles and grid energy storage, due to the noticed enhancements in optical, and AC conductivity. PEO/CMC/ZnONRs films were screened for their in vitro antibacterial activity against S. aureus and E. coli bacteria have been tested. The excellent antimicrobial activity of these films provides a novel and simple way for the synthesis nanocomposites as functional biomaterials and has the possibility for usage in food packaging applications.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم تحضير القضبان النانوية لأكسيد الزنك (ZnONRs) بنجاح عبر طريقة سول جل. تم تحضير سلسلة من عينات مزيج البولي(أكسيد الإيثيلين) والكربوكسي ميثيل السليلوز (PEO/CMC) المملوءة بتركيزات مختلفة من ZnONRs باستخدام طريقة الصب. أظهرت الصورة المجهرية الإلكترونية للإرسال (TEM) أن قطرها المركب ZnONPs يتراوح بين 29.29 إلى 59.09 نانومتر. تميزت هذه العينات بتقنيات تحليلية مختلفة. على أساس النتائج التي تم الحصول عليها من تحليل XRD و FT - IR، تكون الخلطات قابلة للامتزاج. أظهر التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FT - IR) التعقيد بين مزيج PEO/CMC و ZnONRs. تم حساب فجوة الطاقة الضوئية باستخدام بيانات الأشعة فوق البنفسجية/مقابل. كانت القيمة القصوى لموصلية التيار المتردد للمزيج النقي 1.98 × 10–7 سم مربع −1، ومن خلال رفع ملء ZnONRs إلى 3.26 × 10–6 سم مربع −1 عند أعلى تركيز. بعد إضافة ZnONRs، يتم اكتشاف تحسن في ثابت العزل الكهربائي (ε′) وفقدان العزل الكهربائي (ɛ'') لـ PEO/CMC. يمكن أن تكون هذه العينات عبارة عن توظيف في صناعات أشباه الموصلات والبطاريات الكهروكيميائية المحمولة والمركبات الكهربائية وتخزين طاقة الشبكة، بسبب التحسينات الملحوظة في الموصلية البصرية والموصلية بالتيار المتردد. تم فحص أفلام PEO/CMC/ZnONRs لنشاطها المضاد للبكتيريا في المختبر ضد بكتيريا S. aureus و E. coli. يوفر النشاط الممتاز المضاد للميكروبات لهذه الأغشية طريقة جديدة وبسيطة لتخليق المركبات النانوية كمواد حيوية وظيفية ولديه إمكانية الاستخدام في تطبيقات تغليف المواد الغذائية.

Translated Description (French)

Les nanotiges d'oxyde de zinc (ZnONR) ont été préparées avec succès par voie sol–gel. Une série d'échantillons de mélanges de poly(oxyde d'éthylène) et de carboxyméthylcellulose (PEO/CMC) remplis de différentes concentrations de ZnONR ont été préparés en utilisant la méthode de coulée. L'image microscopique électronique en transmission (met) a montré que les ZnONPs synthétisés avaient un diamètre compris entre 29,29 et 59,09 nm. Ces échantillons ont été caractérisés par différentes techniques analytiques. Sur la base des résultats obtenus par DRX et analyse FT-IR, les mélanges sont miscibles. La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) a montré la complexation entre le mélange PEO/CMC et les ZnONR. L'écart d'énergie optique a été calculé à l'aide des données UV/vis. La valeur maximale de la conductivité CA pour le mélange pur était de 1,98 × 10–7 S.cm−1, et en augmentant le remplissage de ZnONRs a augmenté à 3,26 × 10–6 S.cm−1 à la concentration la plus élevée. Après l'ajout de ZnONR, une amélioration de la constante diélectrique (ε′) et de la perte diélectrique (∈ ") de PEO/CMC est détectée. Ces échantillons peuvent être utilisés dans les industries des semi-conducteurs et des batteries électrochimiques portables, des véhicules électriques et du stockage d'énergie du réseau, en raison des améliorations notées de la conductivité optique et CA. Les films PEO/CMC/ZnONR ont été projetés pour leur activité antibactérienne in vitro contre S. aureus et les bactéries E. coli ont été testées. L'excellente activité antimicrobienne de ces films fournit un moyen nouveau et simple pour les nanocomposites de synthèse en tant que biomatériaux fonctionnels et a la possibilité d'être utilisés dans des applications d'emballage alimentaire.

Translated Description (Spanish)

Las nanobarras de óxido de zinc (ZnONR) se han preparado con éxito a través del método sol–gel. Se preparó una serie de muestras de mezcla de poli(óxido de etileno) y carboximetilcelulosa (peo/CMC) llenas con diferentes concentraciones de ZnONR utilizando el método de fundición. La imagen de microscopía electrónica de transmisión (TEM) mostró que los ZnONP sintetizados tenían un diámetro en el rango de 29.29 a 59.09 nm. Estas muestras se caracterizaron por diferentes técnicas analíticas. Sobre la base de los resultados obtenidos del análisis de XRD y FT-IR, las mezclas son miscibles. La espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) mostró la complejación entre la mezcla peo/CMC y las ZnONR. La brecha de energía óptica se calculó utilizando los datos UV/vis. El valor máximo de conductividad de CA para la mezcla pura fue de 1.98 ×10–7S.cm-1, y al elevar el llenado de ZnONR aumentó a 3.26 × 10–6 S.cm-1 a la concentración más alta. Después de la adición de ZnONR, se detecta una mejora para la constante dieléctrica (ε′) y la pérdida dieléctrica (ɛ") de peo/CMC. Estas muestras pueden emplearse en las industrias de semiconductores y baterías electroquímicas portátiles, vehículos eléctricos y almacenamiento de energía en la red, debido a las mejoras observadas en la conductividad óptica y de CA. Las películas de peo/CMC/ZnONR se analizaron para determinar su actividad antibacteriana in vitro contra S. aureus y se han probado las bacterias E. coli. La excelente actividad antimicrobiana de estas películas proporciona una forma novedosa y sencilla para la síntesis de nanocompuestos como biomateriales funcionales y tiene la posibilidad de uso en aplicaciones de envasado de alimentos.

Files

latest.pdf.pdf

Files (1.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:cc8151e005fa4532452083d228f291c8
1.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الخصائص الهيكلية والبصرية والكهربائية المعززة والنشاط المضاد للبكتيريا لنانورودات أكسيد الزنك المشبعة بـ PEO/CMC لتخزين الطاقة وتطبيقات تغليف المواد الغذائية
Translated title (French)
Amélioration des propriétés structurelles, optiques et électriques et de l'activité antibactérienne des nanotiges de ZnO dopées PEO/CMC pour les applications de stockage d'énergie et d'emballage alimentaire
Translated title (Spanish)
Mejora de las propiedades estructurales, ópticas, eléctricas y la actividad antibacteriana de las nanobarras de ZnO dopadas con peo/CMC para aplicaciones de almacenamiento de energía y envasado de alimentos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4224121750
DOI
10.1007/s10965-022-03011-8

Is supplement to
https://openalex.org/W2398718894 (Other)
https://openalex.org/W2089797696 (Other)
https://openalex.org/W2116374097 (Other)
https://openalex.org/W126867172 (Other)
https://openalex.org/W2921616080 (Other)
https://openalex.org/W1981582766 (Other)
https://openalex.org/W2011758258 (Other)
https://openalex.org/W3186403991 (Other)
https://openalex.org/W2003891008 (Other)
https://openalex.org/W1988792114 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Yemen

References

  • https://openalex.org/W2022491854
  • https://openalex.org/W2030860974
  • https://openalex.org/W2032916800
  • https://openalex.org/W2092994739
  • https://openalex.org/W2103478091
  • https://openalex.org/W2163508582
  • https://openalex.org/W2177519571
  • https://openalex.org/W2587162370
  • https://openalex.org/W2594716590
  • https://openalex.org/W2596417773
  • https://openalex.org/W2774662697
  • https://openalex.org/W2896309329
  • https://openalex.org/W2899634717
  • https://openalex.org/W2902350411
  • https://openalex.org/W2909062137
  • https://openalex.org/W2915226041
  • https://openalex.org/W2943918429
  • https://openalex.org/W3018180217
  • https://openalex.org/W3020480982
  • https://openalex.org/W3047359115
  • https://openalex.org/W3084413068
  • https://openalex.org/W3128722884
  • https://openalex.org/W3133002651
  • https://openalex.org/W3133109327
  • https://openalex.org/W3162648656
  • https://openalex.org/W3187305237
  • https://openalex.org/W3195022009
  • https://openalex.org/W3200354012
  • https://openalex.org/W3202647666
  • https://openalex.org/W3209523609
  • https://openalex.org/W3216347164
  • https://openalex.org/W3216863613
  • https://openalex.org/W4205430806
  • https://openalex.org/W4210316777
  • https://openalex.org/W4212861304