Carbon nanotubes and Cu–Zn nanoparticles synthesis using hyperaccumulator plants

Resumo

Este artigo relata uma nova forma de sintetizar nanotubos de carbono e nanopartículas de Cu/ZnO usando plantas hiperacumuladoras de metais. As plantas hiperacumuladoras de metais são tradicionalmente usadas para fitorremediação para limpar solos poluídos por metais tóxicos. No entanto, a transferência de metais tóxicos para os brotos e folhas das plantas é um problema ambiental porque animais e outros organismos vivos que se alimentam de plantas transferirão os metais para o ecossistema. Portanto, sugerimos que plantas hiperacumuladoras poderiam ser usadas para sintetizar nanopartículas. Aqui, Brassica juncea L., uma planta hiperacumuladora de Cu, foi coletada ao redor de uma mina de cobre e usada como um produto químico bruto para produzir nanotubos de carbono e nanopartículas de Cu/ZnO. A clorofila nos brotos das plantas de B. juncea foi extraída com etanol para produzir clorofilina. Cu e Zn foram extraídos com HNO₃ para formar Cu/Zn(NO₃)₂. A clorofilina reagiu com Cu/Zn(NO₃)₂ para formar clorofilina de Cu/Zn. As nanopartículas de Cu/ZnO foram sintetizadas por precipitação direta da clorofilina de Cu/Zn com NaOH e etanol. Os feixes vasculares nas plantas de B. juncea, que foram purificados e carbonizados por HNO₃, foram rapidamente aquecidos a cerca de 400°C e depois resfriados à temperatura ambiente para obter nanotubos de carbono. Os resultados indicam que o diâmetro externo dos nanotubos de carbono foi de cerca de 80 nm. As nanopartículas de Cu/ZnO têm uma composição de Cu0,05Zn0,95O e tiveram um diâmetro de cerca de 97 nm. Nosso estudo não apenas inspira a busca por uma nova estratégia para a síntese de nanoestruturas a partir de produtos naturais renováveis, mas também rompe com as ideias tradicionais e limitadas sobre a reutilização de metais por plantas hiperacumuladoras.

Abstract

This article reports a novel way to synthesize carbon nanotubes and Cu/ZnO nanoparticles using metal hyperaccumulator plants. Metal hyperaccumulator plants are traditionally used for phytoremediation to clean soil polluted by toxic metals. However, the transfer of toxic metals in plant shoots and leaves is an environmental issue because animals and other living organisms feeding on plants will transfer the metals to the ecosystem. Therefore, we suggest that hyperaccumulator plants could be used to synthesize nanoparticles. Here, Brassica juncea L., a Cu-hyperaccumulator plant, was collected around a copper mine and used as a raw chemical to produce carbon nanotubes and Cu/ZnO nanoparticles. The chlorophyll in shoots of B. juncea plants was ethanol extracted to yield chlorophyllin. Cu and Zn were extracted by HNO3 to form Cu/Zn(NO3)2. The chlorophyllin reacted with Cu/Zn(NO3)2 to form Cu/Zn chlorophyllin. Cu/ZnO nanoparticles were synthesized by direct precipitation of Cu/Zn chlorophyllin with NaOH and ethanol. The vascular bundles in B. juncea plants, which have been purified and carbonized by HNO3, were rapidly heated to about 400°C and then they were cooled to room temperature to obtain carbon nanotubes. Results indicate that the outer diameter of carbon nanotubes was around 80 nm. Cu/ZnO nanoparticles have a Cu0.05Zn0.95O composition, and had a diameter of about 97 nm. Our study not only inspires the search for a new strategy on the synthesis of nanostructure from renewable natural products, but also breaks through the traditional and limited ideas about the reuse of metals by hyperaccumulator plants.