Synthèse de nanoparticules d'argent à partir de peaux de fruits (gr 5)

• Amidon soluble de PROLABO 
• Peaux d'orange, de clémentine et de banane

• Balance et Coupelle pour peser
  

• Mélangeur domestique (Blender)

• Bain Marie + spatule pour mélanger (→ Eau à 50°C)
  

• Eprouvette graduée de 50 mL

• Bécher de 100/250 mL

• Pipette jaugée de 20 mL 

• Filtre à café

• Entonnoir (pour solide et liquide)

• Pipettes Pasteur

• pH mètre (papier pH)

• Centrifugeuse

• Bidon de récupération pour métaux lourd
  

• Cuve en qwartz pour la caractérisation

• Mortier et pilon
• Pissette d'eau distilée

Spectroscopie UV visible
Spectroscopie FTIR-ATR

≈ 2h au Fablab
Tout d'abord, nous avons séché nos peaux d'orange/clémentine et banane grâce au dessiccateur. On les a laissé plusieurs jours au dessiccateur.

On a préparé la solution d'amidon 5% qui nous est nécessaire, avec 5g d'amidon soluble et 100 mL d'eau.

De plus, on a préparé notre solution aqueuse de KOH avec 11,2g de KOH solide (56,11g/mol) pour 100 mL d'eau.

≈ 5h au Fablab 
Des substances macromoléculaires se sont formées dans notre solution d'amidon, on doit donc refaire celle-ci à chaque fois qu'on va l'utiliser. Pour cela, on va préparer 7,5 mL de solution d'amidon en utilisant 0,375 g d'amidon soluble solide avec 7,5 g d'eau. 

On a réussi à broyer nos peaux d'orange, de clémentine et de banane avec un mixeur. On a obtenu un solide hétérogène (avec gros grains et petits grains) pour la clémentine et l'orange, quant à la banane, on a continué au mortier et pilon pour avoir des grains encore plus fins.

On a tout d'abord commencer avec les peaux d'orange.
Pour cela, on en a prélevé 0,2g et on les a remué pendant 20 mins dans un bain d'eau à 50°C avec 50 mL d'eau distillée pour ensuite les laisser refroidir à T°_amb. L'extrait aqueux est filtré à l'aide d'un filtre à café. Nous avons mesuré les valeurs d'absorbance pour cet extrait.

Dans un nouveau bécher, 6 mL de solution aqueuse ont été prélevée puis 7,5 mL de solution d'amidon 5% y ont été ajoutés. Une nouvelle mesure d'absorbance a été faite. 
On rajoute 20mL de AgNo3 dans le mélange puis on procède une autre mesure d'absorbance.
Ces mesures représentent les zéros de nos expériences. 

Le pH de notre solution de départ est de 5-6.

Par la suite, on a décidé après de mesurer la valeur d'absorbance après chaque ajout de KOH (0,5 à 1 mL à chaque fois) jusqu'à atteindre pH = 14. La mesure s'est faite à l'aide de papier pH qui malheureusement ne fut pas très précis.

Suivi de KOH ajouté:
- 1 mL de KOH → pH ≈ 10
- 1,5 mL de KOH → pH ≈ 11
- 2 mL de KOH → pH ≈ 11-12
- 3 mL de KOH → pH ≈ 12
- 4 mL de KOH → pH ≈ 13
- 5 mL de KOH → pH ≈ 14

Une solution noire / marron est obtenue après le premier ajout de KOH - on a bien la synthèse des AgNPs !

Après un premier passage à la centrifugeuse à 6000 rtm pendant 15 mins à 25 °C, le surnageant obtenue est de couleur jaune, le culot est de couleur noire - ce sont nos AgNPs. On avait 3 tubes de centrifugation de 15 mL où 9,3 mL de solution se trouvaient dans chaque tube. Pour bien équilibrer dans la centrifugeuse, on a ajouté un quatrième tube de centrifugation avec 9,3 mL d'eau.

On a alors éliminé le surnageant (que l'on a tout de même gardé de côté). On doit ensuite laver avec de l'eau dans chacun de nos tubes contenant les culots. C'est ainsi que l'on ajoute 9,5 mL d'eau distillée dans chaque tube. 

Pour la prochaine fois, il faut faire une nouvelle centrifugation avec les mêmes paramètres que précédemment sans oublier de bien agiter les tubes avant de démarrer (ne rien ajouter dans les tubes, ils sont prêts pour la centrifugeuse). Et enfin, ce lavage à l'eau, réaliser un lavage à l'acétone en procédant de la même façon.

≈ 2h au Fablab
On a commencé par lancer la centrifugation à 6000 rtm pendant 15 mins à 25 °C, ce qui a permis de faire le lavage à l'eau de nos particules. Puis, on a enlevé le surnageant et réaliser le lavage à l'acétone. On laisse sécher à T°amb.

On a réalisé les spectres InfraRouge des différents peaux de fruits que nous avons grâce à la spectrométrie FTIR-ATR. (où on ajoutera les spectres)
(Fichier Administrateur 02 (IR) → peau de banane )

En parallèle, on a débuté ce même protocole pour la peau de clémentine et de banane. Ainsi, on a prélever 0,2 g de chaque que l'on a remué pendant 20 mins dans un bain d'eau à 50°C avec 50 mL d'eau distillée pour les laisser refroidir à T°_amb. Pour la clémentine, l'extrait aqueux est filtré à l'aide d'un filtre à café. Pour la banane, nous avons gardé notre extrait aqueux avec les grains de peaux de banane. Nous avons mesuré les valeurs d'absorbance pour ces deux extraits. 

Aujourd'hui, nous avons débuté par la clémentine. 7,5 mL de solution d'amidon 5% sont ajoutés à notre extrait de aqueux. On a ajouté les 20 mL de AgNO₃ et on a procédé aux mesures d'absorbance. ET C'EST À PARTIR DE LÀ QU'ON REMARQUE QUE L'ON A OUBLIÉ DE PRÉLEVER LES 6 ML D'EXTRAIT AQUEUX... On doit alors tout refaire mais la prochaine fois...

Note pour plus tard : ne pas oublier de prélever seulement 6 mL d'extrait aqueux pour la caractérisation. Ne pas prendre tout l'extrait !

On a alors débuté la mesure de l'absorbance de la banane avec 6 mL d'extrait, où l'on a ajouté les 20 mL de AgNO3. On a réalisé une mesure d'absorbance. Par manque de temps, on a laissé notre solution dans un récipient sombre que l’on a mis au placard.

Pour la prochaine fois, refaire la solution aqueuse de peau de clémentine. Prévoir le chauffage (de 20 mins à 50°C), les 7,5 mL de solution d'amidon et les 20 mL de AgNO3.
Si on est à plusieurs, en parallèle du chauffage de 20 mins, faire les mesures d'absorbance ET de pH pour les peaux de banane.
Pour faire la caractérisation de la clémentine, ne pas oublier de ne prélever QUE 6 mL d'extrait aqueux.

≈2h

On a commencé par prélever 0.2g de clémentine que l’on a versé dans un bécher contenant 50mL d’eau distillée. Après 20 mins de chauffage à 50°C, on a laissé refroidir et filtré avec un filtre à café.

On a préparé une solution d’amidon, avec 0.382g d’amidon soluble et 7.5mL d’eau distillée.

On a souhaité faire l’ATR de nos nanoparticules d’argent à partir de l'extrait de peau d'orange qu'on avait laissé sécher depuis la séance précédente. Cependant, dans nos tubes, on avait vraiment eu peu de produits, lors de notre analyse en IR, il n'y avait pas assez de nanoparticules pour recouvrir le diamant du spectromètre IR. Ainsi, on peut tout de même conclure que la synthèse a marché grâce à notre caractérisation par UV. Mais nous n'avons aucune certitude sur la 'véracité' de notre produit qu'on a formé, pour cela une caractérisation sous rayon X serait pertinente pour pouvoir comparer nos résultats avec ceux présentés sur l'article. En effet, on ne peut déterminer si ce produit correspond bel et bien à nos nanoparticules d'argent qu'on souhaitait synthétiser qu'avec une caractérisation UV, puisque la couleur observée peut être également due à la présence de d'autres éléments.

De plus, on a souhaité faire les mesures d’absorbance pour les peaux de banane. Cependant, notre solution est devenue noire, sûrement dû à une réaction d’oxydation depuis la dernière séance (temps de réaction trop long - presque 2 semaines). Ainsi, on n’a pas pu réaliser nos mesures car on s'attendait à obtenir une solution jaune après ajout de AgNO₃, comme présenté dans l'article.

Pour finir, on a alors prélevé 6mL d’extrait de clémentine, où on ajoute la solution d’amidon, les 20 mL d’AgNO3 pour réaliser nos mesures d’absorbance ( clémentine seule, clémentine-amidon, clémentine-amidon-AgNO₃,...)

Ecrire le suivi du KOH : 

- 1 mL de KOH → pH ≈ 9
- 2 mL de KOH → pH ≈ 10
- 3 mL de KOH → pH ≈ 10
- 4 mL de KOH → pH ≈ 12

Pour la prochaine fois, faire les centrifugations, les différents lavages pour la clémentine. Peut-être recommencer l'expérience de la banane en fonction du temps restant. 

3 tubes de centrifugation de 15mL -> 18,48g dans chaque tube.
Equilibration avec de l'eau dans un quatrième tube.

Notre surnageant est noir. Lavage à l'eau avec un nouveau programme : 10 000 rtm pendant 15min à 20°C. Surnageant de couleur roux. On lave à présent à l'acétone.

On retente notre caractérisation UV avec la peau de banane. Utilisation de 6mL d'extrait de peau de banane, 20 mL d'AgNO3, et du KOH.

initial ph 5
Suivi du KOH : 
- 1 mL de KOH → pH ≈ 14
Arret de l'expérience, on suppose que le KOH est trop concentré. Couleur jaune initialement avec l'AgNO3 devenue noir après ajout de KOH. 

On passe ainsi notre solution à la centrifugeuse.