Diolch am ymweld â Nature.com. Mae gan y fersiwn porwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, byddwn yn gwneud y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Yn y gwaith hwn, cafodd cyfansoddion rGO / nZVI eu syntheseiddio am y tro cyntaf gan ddefnyddio gweithdrefn syml ac ecogyfeillgar gan ddefnyddio dyfyniad dail melynaidd Sophora fel asiant lleihau a sefydlogwr i gydymffurfio ag egwyddorion cemeg “gwyrdd”, megis synthesis cemegol llai niweidiol. Mae nifer o offer wedi'u defnyddio i ddilysu'r synthesis llwyddiannus o gyfansoddion, megis potensial SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, a zeta, sy'n dynodi gwneuthuriad cyfansawdd llwyddiannus. Cymharwyd gallu tynnu'r cyfansoddion newydd a'r nZVI pur mewn crynodiadau cychwynnol amrywiol o'r doxycycline gwrthfiotig i ymchwilio i'r effaith synergyddol rhwng rGO a nZVI. O dan amodau tynnu 25mg L-1, 25 ° C a 0.05g, cyfradd tynnu arsugniad nZVI pur oedd 90%, tra bod cyfradd tynnu arsugniad doxycycline gan y cyfansawdd rGO / nZVI wedi cyrraedd 94.6%, gan gadarnhau bod nZVI a rGO . Mae'r broses arsugniad yn cyfateb i ffug-ail orchymyn ac mae'n cytuno'n dda â model Freundlich gydag uchafswm cynhwysedd arsugniad o 31.61 mg g-1 ar 25 °C a pH 7. Mae mecanwaith rhesymol ar gyfer tynnu DC wedi'i gynnig. Yn ogystal, roedd ailddefnydd y cyfansawdd rGO/nZVI yn 60% ar ôl chwe chylch adfywio olynol.
Mae prinder dŵr a llygredd bellach yn fygythiad difrifol i bob gwlad. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae llygredd dŵr, yn enwedig llygredd gwrthfiotig, wedi cynyddu oherwydd mwy o gynhyrchiant a defnydd yn ystod pandemig COVID-191,2,3. Felly, mae datblygu technoleg effeithiol ar gyfer dileu gwrthfiotigau mewn dŵr gwastraff yn dasg frys.
Un o'r gwrthfiotigau lled-synthetig ymwrthol o'r grŵp tetracycline yw doxycycline (DC)4,5. Adroddwyd na ellir metaboli gweddillion DC mewn dŵr daear a dŵr wyneb, dim ond 20-50% sy'n cael eu metaboli a chaiff y gweddill ei ryddhau i'r amgylchedd, gan achosi problemau amgylcheddol ac iechyd difrifol6.
Gall dod i gysylltiad â DC ar lefelau isel ladd micro-organebau ffotosynthetig dyfrol, bygwth lledaeniad bacteria gwrthficrobaidd, a chynyddu ymwrthedd gwrthficrobaidd, felly rhaid tynnu'r halogydd hwn o ddŵr gwastraff. Mae diraddio naturiol DC mewn dŵr yn broses araf iawn. Dim ond ar grynodiadau isel ac ar gyfraddau isel iawn y gall prosesau ffisiocemegol megis ffotolysis, bioddiraddio ac arsugniad ddiraddio7,8. Fodd bynnag, y dull mwyaf darbodus, syml, ecogyfeillgar, hawdd ei drin ac effeithlon yw arsugniad9,10.
Mae haearn nano-falent sero (nZVI) yn ddeunydd pwerus iawn a all dynnu llawer o wrthfiotigau o ddŵr, gan gynnwys metronidazole, diazepam, ciprofloxacin, cloramphenicol, a tetracycline. Mae'r gallu hwn oherwydd y priodweddau anhygoel sydd gan nZVI, megis adweithedd uchel, arwynebedd arwyneb mawr, a nifer o safleoedd rhwymo allanol11. Fodd bynnag, mae nZVI yn dueddol o agregu mewn cyfryngau dyfrllyd oherwydd grymoedd van der Wells a phriodweddau magnetig uchel, sy'n lleihau ei effeithiolrwydd wrth gael gwared ar halogion oherwydd ffurfio haenau ocsid sy'n atal adweithedd nZVI10,12. Gellir lleihau crynhoad gronynnau nZVI trwy addasu eu harwynebau â syrffactyddion a pholymerau neu drwy eu cyfuno â nanodefnyddiau eraill ar ffurf cyfansoddion, sydd wedi bod yn ddull ymarferol o wella eu sefydlogrwydd yn yr amgylchedd13,14.
Mae graphene yn nanomaterial carbon dau-ddimensiwn sy'n cynnwys atomau carbon hybrid sp2 wedi'u trefnu mewn dellt diliau. Mae ganddi arwynebedd arwyneb mawr, cryfder mecanyddol sylweddol, gweithgaredd electrocatalytig rhagorol, dargludedd thermol uchel, symudedd electronau cyflym, a deunydd cludo addas i gefnogi nanoronynnau anorganig ar ei wyneb. Gall y cyfuniad o nanoronynnau metel a graphene fod yn sylweddol uwch na buddion unigol pob defnydd ac, oherwydd ei briodweddau ffisegol a chemegol uwchraddol, gall ddarparu'r dosbarthiad gorau posibl o nanoronynnau ar gyfer trin dŵr yn fwy effeithlon15.
Echdynion planhigion yw'r dewis arall gorau i gyfryngau lleihau cemegol niweidiol a ddefnyddir yn gyffredin wrth synthesis llai o ocsid graphene (rGO) a nZVI oherwydd eu bod ar gael, yn rhad, yn un cam, yn amgylcheddol ddiogel, a gellir eu defnyddio fel cyfryngau lleihau. fel flavonoids a chyfansoddion ffenolig hefyd yn gweithredu fel sefydlogwr. Felly, defnyddiwyd echdyniad dail Atriplex halimus L. fel cyfrwng atgyweirio a chau ar gyfer synthesis cyfansoddion rGO/nZVI yn yr astudiaeth hon. Mae Atriplex halimus o'r teulu Amaranthaceae yn llwyn lluosflwydd sy'n caru nitrogen ac sydd ag ystod ddaearyddol eang16.
Yn ôl y llenyddiaeth sydd ar gael, defnyddiwyd Atriplex halimus (A. halimus) am y tro cyntaf i wneud cyfansoddion rGO/nZVI fel dull synthesis darbodus ac ecogyfeillgar. Felly, mae nod y gwaith hwn yn cynnwys pedair rhan: (1) ffytosynthesis cyfansoddion rGO/nZVI a nZVI rhieni gan ddefnyddio echdyniad dail dyfrol A. halimus, (2) nodweddu cyfansoddion ffytosynthesis gan ddefnyddio dulliau lluosog i gadarnhau eu gwneuthuriad llwyddiannus, (3 ) astudio effaith synergaidd rGO a nZVI yn arsugniad a chael gwared ar halogion organig o wrthfiotigau doxycycline o dan baramedrau adwaith gwahanol, gwneud y gorau o amodau'r broses arsugniad, (3) ymchwilio i ddeunyddiau cyfansawdd mewn amrywiol driniaethau parhaus ar ôl y cylch prosesu.
Hydroclorid Doxycycline (DC, MM = 480.90, fformiwla gemegol C22H24N2O·HCl, 98%), haearn clorid hexahydrate (FeCl3.6H2O, 97%), powdr graffit a brynwyd gan Sigma-Aldrich, UDA. Prynwyd sodiwm hydrocsid (NaOH, 97%), ethanol (C2H5OH, 99.9%) ac asid hydroclorig (HCl, 37%) gan Merck, UDA. Prynwyd NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 a MgCl2 gan Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Mae pob adweithydd o burdeb dadansoddol uchel. Defnyddiwyd dŵr distyll dwbl i baratoi pob hydoddiant dyfrllyd.
Mae sbesimenau cynrychioliadol o A. halimus wedi'u casglu o'u cynefin naturiol yn Nîl Delta ac yn glanio ar hyd arfordir Môr y Canoldir yr Aifft. Casglwyd deunydd planhigion yn unol â chanllawiau cenedlaethol a rhyngwladol perthnasol17. Mae'r Athro Manal Fawzi wedi nodi sbesimenau planhigion yn ôl Boulos18, ac mae Adran Gwyddorau Amgylcheddol Prifysgol Alexandria yn awdurdodi casglu rhywogaethau planhigion a astudiwyd at ddibenion gwyddonol. Cedwir talebau enghreifftiol yn Herbariwm Prifysgol Tanta (TANE), talebau rhif. 14 122–14 127, llysieufa gyhoeddus sy'n darparu mynediad i ddeunyddiau a adneuwyd. Yn ogystal, i gael gwared ar lwch neu faw, torrwch ddail y planhigyn yn ddarnau bach, rinsiwch 3 gwaith gyda tap a dŵr distyll, ac yna sychwch ar 50 ° C. Maluriwyd y planhigyn, trochwyd 5 g o'r powdr mân mewn 100 ml o ddŵr distyll a'i droi ar 70 ° C am 20 munud i gael echdyniad. Cafodd y darn a gafwyd o Bacillus nicotianae ei hidlo trwy bapur hidlo Whatman a'i storio mewn tiwbiau glân wedi'u sterileiddio ar 4 ° C i'w ddefnyddio ymhellach.
Fel y dangosir yn Ffigur 1, gwnaed y GO o bowdr graffit gan y dull Hummers wedi'i addasu. Gwasgarwyd 10 mg o bowdr GO mewn 50 ml o ddŵr deionized am 30 munud o dan sonication, ac yna cymysgwyd 0.9 g o FeCl3 a 2.9 g o NaAc am 60 munud. Ychwanegwyd 20 ml o echdyniad dail atriplex at yr hydoddiant wedi'i droi a'i adael ar 80 ° C am 8 awr. Cafodd yr ataliad du o ganlyniad ei hidlo. Golchwyd y nanocomposites a baratowyd ag ethanol a dŵr bidistyllu ac yna eu sychu mewn popty gwactod ar 50 ° C am 12 awr.
Ffotograffau sgematig a digidol o synthesis gwyrdd o gyfadeiladau rGO/nZVI a nZVI a thynnu gwrthfiotigau DC o ddŵr halogedig gan ddefnyddio detholiad halimws Atriplex.
Yn gryno, fel y dangosir yn Ffig. 1, ychwanegwyd 10 ml o hydoddiant haearn clorid sy'n cynnwys 0.05 M ïonau Fe3+ yn dropwise at 20 ml o hydoddiant echdynnu dail chwerw am 60 munud gyda gwres cymedrol a throi, ac yna cafodd yr hydoddiant ei allgyrchu ar 14,000 rpm (Hermle , 15,000 rpm) am 15 munud i roi gronynnau du, a gafodd eu golchi wedyn 3 gwaith gydag ethanol a dŵr distyll ac yna eu sychu mewn popty gwactod ar 60 ° C. dros nos.
Nodweddwyd cyfansoddion rGO/nZVI a nZVI wedi'u syntheseiddio â phlanhigion gan sbectrosgopeg UV-weladwy (sbectrophotometers UV/Vis cyfres T70/T80, PG Instruments Ltd, UK) yn yr ystod sganio o 200-800 nm. I ddadansoddi topograffeg a dosbarthiad maint y cyfansoddion rGO/nZVI a nZVI, defnyddiwyd sbectrosgopeg TEM (JOEL, JEM-2100F, Japan, cyflymu foltedd 200 kV). Er mwyn gwerthuso'r grwpiau swyddogaethol a all fod yn rhan o echdynion planhigion sy'n gyfrifol am y broses adfer a sefydlogi, cynhaliwyd sbectrosgopeg FT-IR (sbectromedr JASCO yn yr ystod o 4000-600 cm-1). Yn ogystal, defnyddiwyd dadansoddwr potensial zeta (Zetasizer Nano ZS Malvern) i astudio tâl wyneb y nanomaterials wedi'u syntheseiddio. Ar gyfer mesuriadau diffreithiant pelydr-X o nanomaterials powdr, defnyddiwyd diffractometer pelydr-X (X'PERT PRO, yr Iseldiroedd), yn gweithredu ar gerrynt (40 mA), foltedd (45 kV) yn yr ystod 2θ o 20 ° i 80 ° ac ymbelydredd CuKa1 ( \( \ lambda = \ ) 1.54056 Ao). Roedd y sbectromedr pelydr-X gwasgaredig ynni (EDX) (model JEOL JSM-IT100) yn gyfrifol am astudio'r cyfansoddiad elfennol wrth gasglu pelydrau-X monocromatig Al K-α o -10 i 1350 eV ar XPS, maint sbot 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, UDA) egni trawsyrru'r sbectrwm llawn yw 200 eV a'r sbectrwm cul yw 50 eV. Mae'r sampl powdr yn cael ei wasgu ar ddaliwr sampl, sy'n cael ei roi mewn siambr wactod. Defnyddiwyd y sbectrwm C 1 s fel cyfeiriad yn 284.58 eV i bennu'r egni rhwymol.
Cynhaliwyd arbrofion arsugniad i brofi effeithiolrwydd y nanocomposites rGO/nZVI wedi'u syntheseiddio wrth dynnu doxycycline (DC) o doddiannau dyfrllyd. Perfformiwyd arbrofion arsugniad mewn fflasgiau Erlenmeyer 25 ml ar gyflymder ysgwyd o 200 rpm ar siglwr orbital (Stuart, Orbital Shaker / SSL1) ar 298 K. Trwy wanhau'r hydoddiant stoc DC (1000 ppm) â dŵr bidistill. Er mwyn asesu effaith y dos rGO/nSVI ar effeithlonrwydd arsugniad, ychwanegwyd nanocomposites o wahanol bwysau (0.01-0.07 g) at 20 ml o hydoddiant DC. I astudio cineteg ac isothermau arsugniad, cafodd 0.05 g o'r adsorbent ei drochi mewn hydoddiant dyfrllyd o CD gyda chrynodiad cychwynnol (25-100 mg L-1). Astudiwyd effaith pH ar ddileu DC ar pH (3-11) a chrynodiad cychwynnol o 50 mg L-1 ar 25 ° C. Addaswch pH y system trwy ychwanegu ychydig bach o hydoddiant HCl neu NaOH (Mesur pH Crison, mesurydd pH, pH 25). Yn ogystal, ymchwiliwyd i ddylanwad tymheredd adwaith ar arbrofion arsugniad yn yr ystod 25-55°C. Astudiwyd effaith cryfder ïonig ar y broses arsugniad trwy ychwanegu crynodiadau amrywiol o NaCl (0.01–4 mol L–1) mewn crynodiad cychwynnol o DC o 50 mg L–1, pH 3 a 7), 25°C, a dos arsugniad o 0.05 g. Mesurwyd arsugniad DC heb ei arsugniad gan ddefnyddio sbectrophotometer UV-Vis trawst deuol (cyfres T70/T80, PG Instruments Ltd, UK) wedi'i gyfarparu â chuvettes cwarts hyd llwybr 1.0 cm ar donfeddi uchaf (λmax) o 270 a 350 nm. Canran tynnu gwrthfiotigau DC (R%; Eq. 1) a'r swm arsugniad o DC, qt, Eq. Mesurwyd 2 (mg/g) gan ddefnyddio'r hafaliad canlynol.
lle mae % R yn gapasiti tynnu DC (%), Co yw'r crynodiad DC cychwynnol ar amser 0, a C yw'r crynodiad DC ar amser t, yn y drefn honno (mg L-1).
lle qe yw'r swm o DC a arsugnir fesul uned màs yr arsugniad (mg g-1), Co a Ce yw'r crynodiadau ar amser sero ac ar ecwilibriwm, yn y drefn honno (mg l-1), V yw'r cyfaint hydoddiant (l) , ac m yw'r adweithydd màs arsugniad (g).
Mae delweddau SEM (Ffig. 2A-C) yn dangos morffoleg lamellar y cyfansawdd rGO/nZVI gyda nanoronynnau haearn sfferig wedi'u gwasgaru'n unffurf ar ei wyneb, gan ddangos ymlyniad llwyddiannus NPs nZVI i'r wyneb rGO. Yn ogystal, mae rhai crychau yn y ddeilen rGO, sy'n cadarnhau dileu grwpiau sy'n cynnwys ocsigen ar yr un pryd ag adfer A. halimus GO. Mae'r crychau mawr hyn yn gweithredu fel safleoedd ar gyfer llwytho NPs haearn yn weithredol. Dangosodd delweddau nZVI (Ffig. 2D-F) fod y NPs haearn sfferig yn wasgaredig iawn ac nad oeddent yn agregu, a hynny oherwydd natur cotio cydrannau botanegol y darn planhigion. Roedd maint y gronynnau yn amrywio o fewn 15-26 nm. Fodd bynnag, mae gan rai rhanbarthau forffoleg mesoporous gyda strwythur o chwydd a cheudodau, a all ddarparu cynhwysedd arsugniad effeithiol uchel o nZVI, gan y gallant gynyddu'r posibilrwydd o ddal moleciwlau DC ar wyneb nZVI. Pan ddefnyddiwyd dyfyniad Rosa Damascus ar gyfer synthesis nZVI, roedd y NPs a gafwyd yn anhomogenaidd, gyda gwagleoedd a siapiau gwahanol, a oedd yn lleihau eu heffeithlonrwydd mewn arsugniad Cr(VI) ac yn cynyddu'r amser adwaith 23 . Mae'r canlyniadau'n gyson â nZVI wedi'i syntheseiddio o ddail derw a mwyar Mair, sef nanoronynnau sfferig yn bennaf gyda meintiau nanomedr amrywiol heb grynhoad amlwg.
Delweddau SEM o gyfansoddion rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) a phatrymau EDX o gyfansoddion nZVI/rGO (G) a nZVI (H).
Astudiwyd cyfansoddiad elfennol cyfansoddion rGO/nZVI a nZVI wedi'u syntheseiddio planhigion gan ddefnyddio EDX (Ffig. 2 G, H). Mae astudiaethau'n dangos bod nZVI yn cynnwys carbon (38.29% yn ôl màs), ocsigen (47.41% yn ôl màs) a haearn (11.84% yn ôl màs), ond mae elfennau eraill fel ffosfforws24 hefyd yn bresennol, y gellir eu cael o echdynion planhigion. Yn ogystal, mae'r ganran uchel o garbon ac ocsigen yn ganlyniad i bresenoldeb ffytogemegau o echdynion planhigion mewn samplau nZVI o dan yr wyneb. Mae'r elfennau hyn wedi'u dosbarthu'n gyfartal ar rGO ond mewn cymarebau gwahanol: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) a Fe (10.99 wt %), EDX rGO/nZVI hefyd yn dangos presenoldeb elfennau eraill megis S, sy'n Gall fod yn gysylltiedig â darnau planhigion, yn cael eu defnyddio. Mae'r gymhareb C:O gyfredol a chynnwys haearn yn y cyfansawdd rGO/nZVI gan ddefnyddio A. halimus yn llawer gwell na defnyddio'r dyfyniad dail ewcalyptws, gan ei fod yn nodweddu cyfansoddiad C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) a Fe (8.27 wt.%). wt %) 25. Adroddodd Nataša et al., 2022 gyfansoddiad elfennol tebyg o nZVI wedi'i syntheseiddio o ddail derw a mwyar Mair a chadarnhaodd mai grwpiau polyphenol a moleciwlau eraill a gynhwysir yn y darn dail sy'n gyfrifol am y broses leihau.
Roedd morffoleg nZVI wedi'i syntheseiddio mewn planhigion (Ffig. S2A, B) yn sfferig ac yn rhannol afreolaidd, gyda maint gronynnau cyfartalog o 23.09 ± 3.54 nm, fodd bynnag gwelwyd agregau cadwyn oherwydd grymoedd van der Waals a ferromagneteg. Mae'r siâp gronynnau gronynnog a sfferig hwn yn bennaf yn cytuno'n dda â chanlyniadau SEM. Canfuwyd sylw tebyg gan Abdelfatah et al. yn 2021 pan ddefnyddiwyd dyfyniad dail ffa castor wrth synthesis nZVI11. Mae gan NPs echdynnu dail Ruelas tuberosa a ddefnyddir fel asiant lleihau yn nZVI hefyd siâp sfferig gyda diamedr o 20 i 40 nm26.
Dangosodd delweddau TEM cyfansawdd hybrid rGO/nZVI (Ffig. S2C-D) fod rGO yn awyren waelodol gyda phlygiadau ymylol a chrychau yn darparu safleoedd llwytho lluosog ar gyfer NPs nZVI; mae'r morffoleg lamellar hon hefyd yn cadarnhau gwneuthuriad llwyddiannus rGO. Yn ogystal, mae gan nZVI NPs siâp sfferig gyda meintiau gronynnau o 5.32 i 27 nm ac maent wedi'u hymgorffori yn yr haen rGO gyda gwasgariad bron yn unffurf. Defnyddiwyd echdyniad dail Eucalyptus i syntheseiddio Fe NPs/rGO; Cadarnhaodd canlyniadau TEM hefyd fod crychau yn yr haen rGO yn gwella gwasgariad Fe NPs yn fwy na Fe NPs pur ac yn cynyddu adweithedd y cyfansoddion. Cafwyd canlyniadau tebyg gan Bagheri et al. 28 nanoronynnau haearn ar gyfartaledd o tua 17.70 nm.
Dangosir sbectra FTIR o gyfansoddion A. halimus, nZVI, GO, rGO, a rGO/nZVI yn Ffigys. 3A. Mae presenoldeb grwpiau swyddogaethol arwyneb yn nail A. halimus yn ymddangos ar 3336 cm-1, sy'n cyfateb i polyffenolau, a 1244 cm-1, sy'n cyfateb i grwpiau carbonyl a gynhyrchir gan y protein. Mae grwpiau eraill fel alcanau ar 2918 cm-1, alcenau ar 1647 cm-1 ac estyniadau CO-O-CO ar 1030 cm-1 hefyd wedi'u harsylwi, gan awgrymu presenoldeb cydrannau planhigion sy'n gweithredu fel cyfryngau selio ac sy'n gyfrifol am adferiad. o Fe2+ i Fe0 a GO i rGO29. Yn gyffredinol, mae sbectra nZVI yn dangos yr un brigau amsugno â siwgrau chwerw, ond gyda safle wedi symud ychydig. Mae band dwys yn ymddangos ar 3244 cm-1 sy'n gysylltiedig â dirgryniadau ymestyn OH (ffenolau), mae brig yn 1615 yn cyfateb i C=C, ac mae bandiau ar 1546 a 1011 cm-1 yn codi oherwydd ymestyn C=O (polyffenolau a flavonoidau) , Gwelwyd hefyd grwpiau CN o aminau aromatig ac aminau aliffatig ar 1310 cm-1 a 1190 cm-1, yn y drefn honno13. Mae sbectrwm FTIR GO yn dangos presenoldeb llawer o grwpiau dwysedd uchel sy'n cynnwys ocsigen, gan gynnwys y band ymestyn alcocsi (CO) ar 1041 cm-1, y band ymestyn epocsi (CO) ar 1291 cm-1, ymestyn C = O. ymddangosodd band o dirgryniadau ymestyn C=C ar 1619 cm-1, band ar 1708 cm-1 a band eang o ddirgryniadau ymestyn grŵp OH ar 3384 cm-1, sy'n cael ei gadarnhau gan y dull Hummers gwell, sy'n ocsideiddio'r broses graffit. Wrth gymharu cyfansoddion rGO a rGO/nZVI â sbectra GO, mae dwyster rhai grwpiau sy'n cynnwys ocsigen, megis OH ar 3270 cm-1, yn cael ei leihau'n sylweddol, tra bod eraill, megis C=O yn 1729 cm-1, yn gyfan gwbl lleihau. wedi diflannu, sy'n dangos bod y dyfyniad A. halimus wedi cael gwared yn llwyddiannus ar grwpiau swyddogaethol sy'n cynnwys ocsigen yn GO. Gwelir brigau nodweddiadol miniog newydd o rGO ar densiwn C=C tua 1560 a 1405 cm-1, sy'n cadarnhau gostyngiad GO i rGO. Gwelwyd amrywiadau o 1043 i 1015 cm-1 ac o 982 i 918 cm-1, o bosibl oherwydd cynnwys deunydd planhigion31,32. Arsylwodd Weng et al., 2018 hefyd wanhad sylweddol o grwpiau swyddogaethol ocsigenedig yn GO, gan gadarnhau bod rGO yn cael ei ffurfio'n llwyddiannus trwy fioleihad, gan fod darnau dail ewcalyptws, a ddefnyddiwyd i syntheseiddio llai o gyfansoddion graphene ocsid haearn, yn dangos sbectra FTIR agosach o gydran planhigion grwpiau swyddogaethol. 33 .
A. Sbectrwm FTIR o gallium, nZVI, rGO, GO, rGO/nZVI cyfansawdd (A). Mae Roentgenogrammy yn cyfansoddion rGO, GO, nZVI a rGO/nZVI (B).
Cadarnhawyd ffurfio cyfansoddion rGO/nZVI a nZVI i raddau helaeth gan batrymau diffreithiant pelydr-X (Ffig. 3 B). Gwelwyd uchafbwynt dwysedd uchel Fe0 ar 2Ɵ 44.5°, yn cyfateb i fynegai (110) (JCPDS rhif. 06-0696)11. Priodolir uchafbwynt arall ar 35.1° o'r awyren (311) i fagnetit Fe3O4, gall 63.2° fod yn gysylltiedig â mynegai Miller yr awyren (440) oherwydd presenoldeb ϒ-FeOOH (JCPDS rhif 17-0536)34. Mae patrwm pelydr-X GO yn dangos uchafbwynt sydyn ar 2Ɵ 10.3° ac uchafbwynt arall ar 21.1°, sy’n dangos bod y graffit wedi diblisgo’n llwyr ac yn amlygu presenoldeb grwpiau sy’n cynnwys ocsigen ar wyneb GO35. Cofnododd patrymau cyfansawdd o rGO a rGO/nZVI ddiflaniad brigau nodweddiadol GO a ffurfio brigau rGO eang yn 2Ɵ 22.17 a 24.7° ar gyfer y cyfansoddion rGO a rGO/nZVI, yn y drefn honno, a gadarnhaodd adferiad llwyddiannus GO gan echdynion planhigion. Fodd bynnag, yn y patrwm rGO/nZVI cyfansawdd, gwelwyd copaon ychwanegol yn gysylltiedig ag awyren dellt Fe0 (110) a bcc Fe0 (200) yn 44.9\(^\circ\) a 65.22\(^\circ\), yn y drefn honno .
Potensial zeta yw’r potensial rhwng haen ïonig sydd wedi’i gosod ar wyneb gronyn a hydoddiant dyfrllyd sy’n pennu priodweddau electrostatig deunydd ac yn mesur ei sefydlogrwydd37. Dangosodd dadansoddiad potensial Zeta o gyfansoddion nZVI, GO, a rGO/nZVI wedi'u syntheseiddio planhigion eu sefydlogrwydd oherwydd presenoldeb gwefrau negyddol o -20.8, -22, a -27.4 mV, yn y drefn honno, ar eu hwyneb, fel y dangosir yn Ffigur S1A- C. . Mae canlyniadau o'r fath yn gyson â sawl adroddiad sy'n sôn bod datrysiadau sy'n cynnwys gronynnau â gwerthoedd potensial zeta llai na -25 mV yn gyffredinol yn dangos lefel uchel o sefydlogrwydd oherwydd gwrthyriad electrostatig rhwng y gronynnau hyn. Mae'r cyfuniad o rGO a nZVI yn caniatáu i'r cyfansawdd gael taliadau mwy negyddol ac felly mae ganddo sefydlogrwydd uwch na naill ai GO neu nZVI yn unig. Felly, bydd ffenomen gwrthyriad electrostatig yn arwain at ffurfio cyfansoddion sefydlog rGO/nZVI39. Mae arwyneb negyddol GO yn caniatáu iddo gael ei wasgaru'n gyfartal mewn cyfrwng dyfrllyd heb grynhoad, sy'n creu amodau ffafriol ar gyfer rhyngweithio â nZVI. Gall y tâl negyddol fod yn gysylltiedig â phresenoldeb gwahanol grwpiau swyddogaethol yn y dyfyniad melon chwerw, sydd hefyd yn cadarnhau'r rhyngweithio rhwng GO a rhagflaenwyr haearn a'r dyfyniad planhigion i ffurfio rGO a nZVI, yn y drefn honno, a'r cymhleth rGO / nZVI. Gall y cyfansoddion planhigion hyn hefyd weithredu fel cyfryngau capio, gan eu bod yn atal agregu'r nanoronynnau canlyniadol ac felly'n cynyddu eu sefydlogrwydd40.
Pennwyd cyfansoddiad elfennol a chyflyrau falens y cyfansoddion nZVI a rGO/nZVI gan XPS (Ffig. 4). Dangosodd yr astudiaeth XPS gyffredinol fod y cyfansawdd rGO / nZVI yn cynnwys yr elfennau C, O, a Fe yn bennaf, sy'n gyson â mapio EDS (Ffig. 4 F - H). Mae sbectrwm C1 yn cynnwys tri chopa ar 284.59 eV, 286.21 eV a 288.21 eV sy'n cynrychioli CC, CO a C=O, yn y drefn honno. Rhannwyd y sbectrwm O1s yn dri brig, gan gynnwys 531.17 eV, 532.97 eV, a 535.45 eV, a neilltuwyd i'r grwpiau O = CO, CO, a NO, yn y drefn honno. Fodd bynnag, mae'r copaon yn 710.43, 714.57 a 724.79 eV yn cyfeirio at Fe 2p3/2, Fe+3 a Fe p1/2, yn y drefn honno. Roedd sbectra XPS nZVI (Ffig. 4C-E) yn dangos copaon ar gyfer yr elfennau C, O, a Fe. Mae copaon yn 284.77, 286.25, a 287.62 eV yn cadarnhau presenoldeb aloion haearn-carbon, gan eu bod yn cyfeirio at CC, C-OH, a CO, yn y drefn honno. Roedd y sbectrwm O1s yn cyfateb i dri brig C–O/haearn carbonad (531.19 eV), hydrocsyl radical (532.4 eV) ac O–C=O (533.47 eV). Priodolir y brig yn 719.6 i Fe0, tra bod FeOOH yn dangos copaon yn 717.3 a 723.7 eV, yn ogystal, mae'r brig yn 725.8 eV yn nodi presenoldeb Fe2O342.43.
Astudiaethau XPS o gyfansoddion nZVI a rGO/nZVI, yn y drefn honno (A, B). Sbectra llawn o nZVI C1s (C), Fe2p (D), ac O1s (E) a rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) cyfansawdd.
Mae isotherm arsugniad/disugno N2 (Ffig. 5A, B) yn dangos bod y cyfansoddion nZVI a rGO/nZVI yn perthyn i fath II. Yn ogystal, cynyddodd arwynebedd arwyneb penodol (SBET) nZVI o 47.4549 i 152.52 m2/g ar ôl dallu gyda rGO. Gellir esbonio'r canlyniad hwn gan y gostyngiad yn eiddo magnetig nZVI ar ôl dallu rGO, a thrwy hynny leihau agregu gronynnau a chynyddu arwynebedd y cyfansoddion. Yn ogystal, fel y dangosir yn Ffig. 5C, mae cyfaint mandwll (8.94 nm) y cyfansawdd rGO/nZVI yn uwch na chyfaint y nZVI gwreiddiol (2.873 nm). Mae'r canlyniad hwn yn cytuno ag El-Monaem et al. 45 .
Er mwyn gwerthuso'r gallu arsugniad i dynnu DC rhwng y cyfansoddion rGO / nZVI a'r nZVI gwreiddiol yn dibynnu ar y cynnydd yn y crynodiad cychwynnol, gwnaed cymhariaeth trwy ychwanegu dos cyson o bob arsugniad (0.05 g) i DC mewn crynodiadau cychwynnol amrywiol. Datrysiad a ymchwiliwyd [25]. –100 mg l–1] ar 25°C. Dangosodd y canlyniadau fod effeithlonrwydd tynnu (94.6%) y cyfansawdd rGO/nZVI yn uwch na'r nZVI gwreiddiol (90%) ar grynodiad is (25 mg L-1). Fodd bynnag, pan gynyddwyd y crynodiad cychwynnol i 100 mg L-1, gostyngodd effeithlonrwydd tynnu rGO / nZVI a nZVI rhieni i 70% a 65%, yn y drefn honno (Ffigur 6A), a allai fod oherwydd llai o safleoedd gweithredol a diraddio. gronynnau nZVI. I'r gwrthwyneb, dangosodd rGO/nZVI effeithlonrwydd uwch o dynnu DC, a allai fod oherwydd effaith synergaidd rhwng rGO a nZVI, lle mae safleoedd gweithredol sefydlog sydd ar gael i'w harsugnu yn llawer uwch, ac yn achos rGO/nZVI, mwy Gellir adsorbed DC na nZVI cyfan. Yn ogystal, yn ffig. Mae 6B yn dangos bod cynhwysedd arsugniad y cyfansoddion rGO/nZVI a nZVI wedi cynyddu o 9.4 mg/g i 30 mg/g a 9 mg/g, yn y drefn honno, gyda chynnydd yn y crynodiad cychwynnol o 25-100 mg/L. -1.1 i 28.73 mg g-1. Felly, roedd y gyfradd tynnu DC yn cydberthyn yn negyddol â'r crynodiad DC cychwynnol, a oedd oherwydd y nifer gyfyngedig o ganolfannau adwaith a gefnogir gan bob arsugniad ar gyfer arsugniad a thynnu DC mewn hydoddiant. Felly, gellir dod i'r casgliad o'r canlyniadau hyn bod gan y cyfansoddion rGO / nZVI effeithlonrwydd arsugniad a gostyngiad uwch, a gellir defnyddio rGO yng nghyfansoddiad rGO / nZVI fel adsorbent ac fel deunydd cludo.
Yr effeithlonrwydd tynnu a'r gallu arsugniad DC ar gyfer y cyfansawdd rGO/nZVI a nZVI oedd (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, dos = 0.05 g], pH. ar gapasiti arsugniad ac effeithlonrwydd tynnu DC ar gyfansoddion rGO/nZVI (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25°C, dos = 0.05 g].
Mae pH datrysiad yn ffactor hanfodol wrth astudio prosesau arsugniad, gan ei fod yn effeithio ar raddau ïoneiddiad, rhywogaethu ac ïoneiddiad yr adsorbent. Cynhaliwyd yr arbrawf ar 25 ° C gyda dos adsorbent cyson (0.05 g) a chrynodiad cychwynnol o 50 mg L-1 yn yr ystod pH (3-11). Yn ôl adolygiad o lenyddiaeth46, mae DC yn foleciwl amffiffilig gyda sawl grŵp gweithredol ïonadwy (ffenolau, grwpiau amino, alcoholau) ar lefelau pH amrywiol. O ganlyniad, gall swyddogaethau amrywiol DC a'r strwythurau cysylltiedig ar wyneb y cyfansawdd rGO / nZVI ryngweithio'n electrostatig a gallant fodoli fel catïonau, zwitterions, ac anionau, mae'r moleciwl DC yn bodoli fel cationig (DCH3+) ar pH <3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 ac anionig (DCH− neu DC2−) yn PH 7.7. O ganlyniad, gall swyddogaethau amrywiol DC a'r strwythurau cysylltiedig ar wyneb y cyfansawdd rGO / nZVI ryngweithio'n electrostatig a gallant fodoli fel catïonau, zwitterions, ac anionau, mae'r moleciwl DC yn bodoli fel cationig (DCH3+) ar pH <3.3, zwitterionic (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 ac anionig (DCH- neu DC2-) yn PH 7.7. В результате различные функции ДК и связанных с ними структур на поверхности композита ДКита ac ati рН < 3,3, цвиттер- ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. O ganlyniad, gall swyddogaethau amrywiol DC a strwythurau cysylltiedig ar wyneb y cyfansawdd rGO / nZVI ryngweithio'n electrostatig a gallant fodoli ar ffurf catïonau, zwitterions, ac anionau; mae'r moleciwl DC yn bodoli fel catation (DCH3+) ar pH < 3.3; ïonig (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 ac anionig (DCH- neu DC2-) ar pH 7.7.因此, DC 的各种功能和rGO/nZVI 复合材料表面的相关结构可能会发生静电相互互圓在相相关结构可能会发生静电相互圓子、两性离子和阴离子的形式存在, DC 分子在pH < 3.3 时以阳离子(DCH3+) 的形式存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) 在PH 7.7。因此，dc的种功能和和和和和复合材料表面的相关结构可能会相可能会可可能以 阳离子两性和阴离子形式，， dc 分子 在 pH <3.3 时 阳离子子子子子子子在子子子子子在子子子子子子子子子子子子子在,子 (dch3+) 形式存在，两性离子(DCH20) 3.3 < pH < 7.7 和阴离子(DCH- 或DC2-) 在PH 7.7。 Следовательно, различе функции дк и родствеве им с структур на па поверххностwys мэled м еские взаимодействия и существовать виде катионов, цвиттер-ионов ипппппрuchidever (а а а д*ы дr рн <3,3. Felly, gall swyddogaethau amrywiol DC a strwythurau cysylltiedig ar wyneb y cyfansawdd rGO/nZVI fynd i mewn i ryngweithiadau electrostatig a bodoli ar ffurf catïonau, zwitterions, ac anionau, tra bod moleciwlau DC yn cationig (DCH3+) ar pH <3.3. Он существует в виде цвиттер-иона (DCH20) при 3,3 < pH < 7,7 и аниона (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Mae'n bodoli fel zwitterion (DCH20) ar 3.3 < pH < 7.7 ac anion (DCH- neu DC2-) ar pH 7.7.Gyda chynnydd mewn pH o 3 i 7, cynyddodd gallu arsugniad ac effeithlonrwydd tynnu DC o 11.2 mg/g (56%) i 17 mg/g (85%) (Ffig. 6C). Fodd bynnag, wrth i'r pH gynyddu i 9 ac 11, gostyngodd y gallu arsugniad ac effeithlonrwydd tynnu rhywfaint, o 10.6 mg / g (53%) i 6 mg / g (30%), yn y drefn honno. Gyda chynnydd mewn pH o 3 i 7, roedd DCs yn bodoli'n bennaf ar ffurf zwitterions, a oedd yn golygu eu bod bron heb fod yn electrostatig yn cael eu denu neu eu gwrthyrru â chyfansoddion rGO / nZVI, yn bennaf trwy ryngweithio electrostatig. Wrth i'r pH gynyddu uwchlaw 8.2, cafodd wyneb yr arsugniad ei wefru'n negyddol, felly gostyngodd a gostyngodd y gallu arsugniad oherwydd gwrthyriad electrostatig rhwng y doxycycline â gwefr negyddol ac arwyneb yr arsugniad. Mae'r duedd hon yn awgrymu bod arsugniad DC ar gyfansoddion rGO/nZVI yn ddibynnol iawn ar pH, ac mae'r canlyniadau hefyd yn dangos bod cyfansoddion rGO/nZVI yn addas fel arsugnyddion o dan amodau asidig a niwtral.
Cyflawnwyd effaith tymheredd ar arsugniad hydoddiant dyfrllyd o DC ar (25-55 ° C). Mae Ffigur 7A yn dangos effaith cynnydd tymheredd ar effeithlonrwydd tynnu gwrthfiotigau DC ar rGO/nZVI, mae'n amlwg bod y gallu tynnu a'r gallu arsugniad wedi cynyddu o 83.44% a 13.9 mg/g i 47% a 7.83 mg/g. , yn y drefn honno. Gall y gostyngiad sylweddol hwn fod oherwydd cynnydd yn egni thermol ïonau DC, sy'n arwain at ddadsugniad47.
Effaith Tymheredd ar Effeithlonrwydd Tynnu a Chynhwysedd Arsugniad CD ar Gyfansoddion rGO/nZVI (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Dos = 0.05 g], Dos Arsugno ar Effeithlonrwydd Tynnu ac Effeithlonrwydd Tynnu CD Effaith CD Canolbwyntio Cychwynnol ar gapasiti arsugniad ac effeithlonrwydd tynnu DC ar y cyfansawdd rGO/nSVI (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dos = 0.05 g].
Dangosir effaith cynyddu dos yr adsorbent cyfansawdd rGO/nZVI o 0.01 g i 0.07 g ar effeithlonrwydd tynnu a chynhwysedd arsugniad yn Ffig. . 7B. Arweiniodd cynnydd yn y dos o adsorbent at ostyngiad yn y gallu arsugniad o 33.43 mg / g i 6.74 mg / g. Fodd bynnag, gyda chynnydd yn y dos adsorbent o 0.01 g i 0.07 g, mae'r effeithlonrwydd tynnu yn cynyddu o 66.8% i 96%, a allai, yn unol â hynny, fod yn gysylltiedig â chynnydd yn nifer y canolfannau gweithredol ar yr wyneb nanogyfansawdd.
Astudiwyd effaith y crynodiad cychwynnol ar gapasiti arsugniad ac effeithlonrwydd symud [25-100 mg L-1, 25 ° C, pH 7, dos 0.05 g]. Pan gynyddwyd y crynodiad cychwynnol o 25 mg L-1 i 100 mg L-1, gostyngodd canran tynnu'r cyfansawdd rGO / nZVI o 94.6% i 65% (Ffig. 7C), yn ôl pob tebyg oherwydd absenoldeb yr actif a ddymunir safleoedd. . Yn amsugno crynodiadau mawr o DC49. Ar y llaw arall, wrth i'r crynodiad cychwynnol gynyddu, cynyddodd y gallu arsugniad hefyd o 9.4 mg/g i 30 mg/g nes cyrraedd cydbwysedd (Ffig. 7D). Mae'r adwaith anochel hwn oherwydd cynnydd mewn grym gyrru gyda chrynodiad DC cychwynnol yn fwy na'r gwrthiant trosglwyddo màs ïon DC i gyrraedd wyneb 50 y cyfansawdd rGO / nZVI.
Nod amser cyswllt ac astudiaethau cinetig yw deall amser arsugniad ecwilibriwm. Yn gyntaf, roedd swm y DC a arsugnwyd yn ystod 40 munud cyntaf yr amser cyswllt tua hanner y cyfanswm a arsugnwyd dros yr amser cyfan (100 munud). Tra bod y moleciwlau DC mewn hydoddiant yn gwrthdaro gan achosi iddynt fudo'n gyflym i wyneb y cyfansawdd rGO/nZVI gan arwain at arsugniad sylweddol. Ar ôl 40 munud, cynyddodd arsugniad DC yn raddol ac yn araf nes cyrraedd ecwilibriwm ar ôl 60 munud (Ffig. 7D). Gan fod swm rhesymol yn cael ei arsugno o fewn y 40 munud cyntaf, bydd llai o wrthdrawiadau â moleciwlau DC a bydd llai o safleoedd gweithredol ar gael ar gyfer moleciwlau nad ydynt yn cael eu harsugno. Felly, gellir lleihau'r gyfradd arsugniad51.
Er mwyn deall yn well y cineteg arsugniad, defnyddiwyd lleiniau llinell o ffug orchymyn cyntaf (Ffig. 8A), ffug ail orchymyn (Ffig. 8B), ac Elovich (Ffig. 8C) modelau cinetig. O'r paramedrau a gafwyd o'r astudiaethau cinetig (Tabl S1), daw'n amlwg mai'r model pseudosecond yw'r model gorau ar gyfer disgrifio cineteg arsugniad, lle mae'r gwerth R2 wedi'i osod yn uwch nag yn y ddau fodel arall. Mae tebygrwydd hefyd rhwng y galluoedd arsugniad a gyfrifwyd (qe, cal). Mae'r ffug-ail orchymyn a'r gwerthoedd arbrofol (qe, exp.) yn dystiolaeth bellach bod y ffug-ail orchymyn yn fodel gwell na modelau eraill. Fel y dangosir yn Nhabl 1, mae gwerthoedd α (cyfradd arsugniad cychwynnol) a β (cyson amsugniad) yn cadarnhau bod y gyfradd arsugniad yn uwch na'r gyfradd arsugniad, gan nodi bod DC yn tueddu i arsugniad effeithlon ar y cyfansawdd rGO/nZVI52. .
Lleiniau cinetig arsugniad llinellol o ffug-ail orchymyn (A), ffug-radd gyntaf (B) ac Elovich (C) [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, dos = 0.05 g ].
Mae astudiaethau o isothermau arsugniad yn helpu i bennu cynhwysedd arsugniad yr arsugniad (cyfansawdd RGO / nRVI) ar grynodiadau adsorbate amrywiol (DC) a thymheredd system. Cyfrifwyd y cynhwysedd arsugniad uchaf gan ddefnyddio isotherm Langmuir, a ddangosodd fod yr arsugniad yn homogenaidd ac yn cynnwys ffurfio monohaen adsorbad ar wyneb yr arsugniad heb ryngweithio rhyngddynt53. Dau fodel isotherm arall a ddefnyddir yn eang yw'r modelau Freundlich a Temkin. Er na ddefnyddir model Freundlich i gyfrifo'r cynhwysedd arsugniad, mae'n helpu i ddeall y broses arsugniad heterogenaidd a bod gan swyddi gweigion ar yr arsugniad egni gwahanol, tra bod model Temkin yn helpu i ddeall priodweddau ffisegol a chemegol arsugniad54.
Mae Ffigurau 9A-C yn dangos lleiniau llinell o fodelau Langmuir, Freindlich, a Temkin, yn y drefn honno. Mae'r gwerthoedd R2 a gyfrifwyd o leiniau llinell Freundlich (Ffig. 9A) a Langmuir (Ffig. 9B) ac a gyflwynir yn Nhabl 2 yn dangos bod arsugniad DC ar y cyfansawdd rGO/nZVI yn dilyn isotherm Freundlich (0.996) a Langmuir (0.988). modelau a Temkin (0.985). Y cynhwysedd arsugniad uchaf (qmax), a gyfrifwyd gan ddefnyddio model isotherm Langmuir, oedd 31.61 mg g-1. Yn ogystal, mae gwerth cyfrifedig y ffactor gwahanu di-dimensiwn (RL) rhwng 0 ac 1 (0.097), sy'n nodi proses arsugniad ffafriol. Fel arall, mae'r cysonyn Freundlich a gyfrifwyd (n = 2.756) yn nodi ffafriaeth ar gyfer y broses amsugno hon. Yn ôl model llinol isotherm Temkin (Ffig. 9C), mae arsugniad DC ar y cyfansawdd rGO/nZVI yn broses arsugniad ffisegol, gan mai b yw ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55. Er bod arsugniad corfforol fel arfer yn cael ei gyfryngu gan rymoedd gwan van der Waals, mae arsugniad cerrynt uniongyrchol ar gyfansoddion rGO / nZVI yn gofyn am egni arsugniad isel [56, 57].
Isothermau arsugniad llinol Freundlich (A), Langmuir (B), a Temkin (C) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, dos = 0.05 g]. Plot o hafaliad van't Hoff ar gyfer arsugniad DC gan gyfansoddion rGO/nZVI (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C a dos = 0.05 g].
Er mwyn gwerthuso effaith newid tymheredd adwaith ar dynnu DC o gyfansoddion rGO / nZVI, cyfrifwyd paramedrau thermodynamig fel newid entropi (ΔS), newid enthalpi (ΔH), a newid egni rhydd (ΔG) o hafaliadau. 3 a 458.
lle \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – cysonyn ecwilibriwm thermodynamig, Ce a CAe – rGO mewn hydoddiant, yn y drefn honno /nZVI crynodiadau DC ar ecwilibriwm arwyneb. R ac RT yw'r cysonyn nwy a'r tymheredd arsugniad, yn y drefn honno. Mae plotio ln Ke yn erbyn 1/T yn rhoi llinell syth (Ffig. 9D) y gellir pennu ∆S a ∆H ohoni.
Mae gwerth ΔH negyddol yn dangos bod y broses yn ecsothermig. Ar y llaw arall, mae'r gwerth ΔH o fewn y broses arsugniad corfforol. Mae gwerthoedd ΔG negyddol yn Nhabl 3 yn nodi bod arsugniad yn bosibl ac yn ddigymell. Mae gwerthoedd negyddol ΔS yn dynodi trefn uchel o foleciwlau arsugniad ar y rhyngwyneb hylif (Tabl 3).
Mae Tabl 4 yn cymharu'r cyfansawdd rGO/nZVI ag arsugnyddion eraill a adroddwyd mewn astudiaethau blaenorol. Mae'n amlwg bod gan y cyfansawdd VGO/nCVI allu arsugniad uchel a gall fod yn ddeunydd addawol ar gyfer tynnu gwrthfiotigau DC o ddŵr. Yn ogystal, mae arsugniad cyfansoddion rGO / nZVI yn broses gyflym gydag amser cydbwysedd o 60 munud. Gellir esbonio priodweddau arsugniad rhagorol y cyfansoddion rGO/nZVI gan effaith synergaidd rGO a nZVI.
Mae Ffigurau 10A, B yn dangos y mecanwaith rhesymegol ar gyfer tynnu gwrthfiotigau DC gan y cyfadeiladau rGO/nZVI a nZVI. Yn ôl canlyniadau arbrofion ar effaith pH ar effeithlonrwydd arsugniad DC, gyda chynnydd mewn pH o 3 i 7, ni chafodd arsugniad DC ar y cyfansawdd rGO / nZVI ei reoli gan ryngweithiadau electrostatig, gan ei fod yn gweithredu fel zwitterion; felly, nid oedd newid yn y gwerth pH yn effeithio ar y broses arsugniad. Yn dilyn hynny, gellir rheoli'r mecanwaith arsugniad gan ryngweithiadau anelectrostatig megis bondio hydrogen, effeithiau hydroffobig, a rhyngweithiadau pentyrru π-π rhwng y cyfansawdd rGO / nZVI a DC66. Mae'n hysbys bod mecanwaith arsugniad aromatig ar arwynebau graphene haenog wedi'i esbonio gan ryngweithiadau pentyrru π–π fel y prif rym gyrru. Mae'r cyfansawdd yn ddeunydd haenog tebyg i graphene gydag uchafswm amsugno ar 233 nm oherwydd y trawsnewidiad π-π*. Yn seiliedig ar bresenoldeb pedwar cylch aromatig yn strwythur moleciwlaidd yr arsugniad DC, rydym yn rhagdybio bod mecanwaith o ryngweithio pentyrru π-π rhwng y DC aromatig (π-electron acceptor) a'r rhanbarth sy'n gyfoethog mewn electronau π ar yr wyneb RGO. /nZVI cyfansoddion. Yn ogystal, fel y dangosir yn ffig. 10B, perfformiwyd astudiaethau FTIR i astudio rhyngweithiad moleciwlaidd cyfansoddion rGO / nZVI â DC, a dangosir sbectra FTIR o gyfansoddion rGO / nZVI ar ôl arsugniad DC yn Ffigur 10B. 10b. Gwelir uchafbwynt newydd ar 2111 cm-1, sy'n cyfateb i ddirgryniad fframwaith y bond C=C, sy'n nodi presenoldeb y grwpiau gweithredol organig cyfatebol ar wyneb 67 rGO/nZVI. Mae copaon eraill yn symud o 1561 i 1548 cm-1 ac o 1399 i 1360 cm-1, sydd hefyd yn cadarnhau bod rhyngweithiadau π-π yn chwarae rhan bwysig wrth arsugniad graphene a llygryddion organig68,69. Ar ôl arsugniad DC, gostyngodd dwyster rhai grwpiau sy'n cynnwys ocsigen, megis OH, i 3270 cm-1, sy'n awgrymu bod bondio hydrogen yn un o'r mecanweithiau arsugniad. Felly, yn seiliedig ar y canlyniadau, mae arsugniad DC ar y cyfansawdd rGO / nZVI yn digwydd yn bennaf oherwydd rhyngweithiadau pentyrru π-π a bondiau H.
Mecanwaith rhesymegol arsugniad gwrthfiotigau DC gan gyfadeiladau rGO/nZVI a nZVI (A). Sbectra arsugniad FTIR o DC ar rGO/nZVI a nZVI (B).
Cynyddodd dwyster bandiau amsugno nZVI yn 3244, 1615, 1546, a 1011 cm–1 ar ôl arsugniad DC ar nZVI (Ffig. 10B) o'i gymharu â nZVI, a ddylai fod yn gysylltiedig â'r rhyngweithio â grwpiau swyddogaethol posibl yr asid carbocsilig O grwpiau yn DC. Fodd bynnag, mae'r ganran is hon o drosglwyddiad ym mhob band a arsylwyd yn dangos nad oes unrhyw newid sylweddol yn effeithlonrwydd arsugniad yr arsugniad ffytosynthetig (nZVI) o'i gymharu â nZVI cyn y broses arsugniad. Yn ôl peth ymchwil tynnu DC gyda nZVI71, pan fydd nZVI yn adweithio â H2O, mae electronau'n cael eu rhyddhau ac yna mae H+ yn cael ei ddefnyddio i gynhyrchu hydrogen actif tra-rhydwythadwy. Yn olaf, mae rhai cyfansoddion cationig yn derbyn electronau o hydrogen gweithredol, gan arwain at -C=N a -C=C-, sy'n cael ei briodoli i hollti'r cylch bensen.
Amser postio: Tachwedd-14-2022