Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан серепчинин версиясы чектелген CSS колдоосуна ээ. Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү). Ал ортодо, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Бул иште rGO/nZVI композиттери биринчи жолу жөнөкөй жана экологиялык жактан таза жол-жобосу аркылуу Sophora саргыч жалбырак экстракты азайтуучу агент жана стабилизатор катары “жашыл” химиянын принциптерине ылайык, азыраак зыяндуу химиялык синтез сыяктуу синтезделген. SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR жана zeta потенциалы сыяктуу композиттердин ийгиликтүү синтезин тастыктоо үчүн бир нече инструменттер колдонулган, алар ийгиликтүү композит жасоону көрсөтөт. rGO жана nZVI ортосундагы синергетикалык эффектти изилдөө үчүн доксициклин антибиотикинин ар кандай баштапкы концентрацияларында жаңы композиттерди жана таза nZVI алып салуу жөндөмдүүлүгү салыштырылган. 25mg L-1, 25°C жана 0,05г алып салуу шарттарында таза nZVIнин адсорбциялык жоюу ылдамдыгы 90%ды түздү, ал эми rGO/nZVI композит менен доксициклинди адсорбциялык кетирүү ылдамдыгы 94,6% га жетти, бул nZVI жана r . Адсорбция процесси псевдо-экинчи тартипке туура келет жана 25 °C жана рН 7 31,61 мг г-1 максималдуу адсорбция жөндөмдүүлүгү менен Freundlich модели менен жакшы макулдашып турат. DC алып салуу үчүн акылга сыярлык механизм сунушталган. Кошумчалай кетсек, rGO/nZVI композитинин кайталап колдонууга жарамдуулугу алты ырааттуу регенерация циклинен кийин 60% түздү.
Суунун тартыштыгы жана булганышы азыр бардык өлкөлөр үчүн олуттуу коркунуч болуп саналат. Акыркы жылдарда суунун булганышы, өзгөчө антибиотиктердин булганышы, COVID-19 пандемиясынын учурундагы өндүрүштүн жана керектөөнүн көбөйүшүнө байланыштуу көбөйдү1,2,3. Ошондуктан саркынды суулардагы антибиотиктерди жок кылуунун эффективдүү технологиясын иштеп чыгуу кечиктирилгис милдет болуп саналат.
Тетрациклиндер тобунан туруктуу жарым синтетикалык антибиотиктердин бири доксициклин (DC) 4,5. Жер астындагы жана жер үстүндөгү суулардагы туруктуу токтун калдыктары метаболизмге туруштук бере албай, 20-50% гана метаболизмге өтүп, калганы айлана-чөйрөгө бөлүнүп, экологиялык жана ден-соолукка олуттуу көйгөйлөрдү жаратаары маалымдалган6.
Туруктуу токтун төмөнкү деңгээлдеги таасири суудагы фотосинтездөөчү микроорганизмдерди өлтүрүшү мүмкүн, микробго каршы бактериялардын жайылышына коркунуч туудурат жана микробго каршы туруктуулукту жогорулатат, андыктан бул булгоочу агынды суулардан тазаланышы керек. Сууда туруктуу токтун табигый бузулушу өтө жай процесс. Фотолиз, биодеградация жана адсорбция сыяктуу физикалык-химиялык процесстер аз концентрацияда жана өтө төмөн ылдамдыкта гана бузулушу мүмкүн7,8. Бирок эң үнөмдүү, жөнөкөй, экологиялык жактан таза, иштетүүгө оңой жана эффективдүү ыкма бул адсорбция9,10.
Нано нөл валенттүү темир (nZVI) суудан көптөгөн антибиотиктерди, анын ичинде метронидазол, диазепам, ципрофлоксацин, левомицетин жана тетрациклинди жок кыла турган абдан күчтүү материал. Бул жөндөмдүүлүк nZVI жогорку реактивдүүлүк, чоң беттик аянты жана көптөгөн тышкы байланыш сайттары сыяктуу укмуштуудай касиеттерге байланыштуу. Бирок, nZVI nZVI10,12 реактивдүүлүгүнө тоскоол болгон оксид катмарларынын пайда болушунан улам булгоочу заттарды жок кылууда анын эффективдүүлүгүн төмөндөтүүчү ван дер Уэллс күчтөрүнөн жана жогорку магниттик касиеттеринен улам суулуу чөйрөдө агрегацияга жакын. nZVI бөлүкчөлөрүнүн агломерациясын алардын беттерин беттик активдүү заттар жана полимерлер менен өзгөртүү же аларды композиттер түрүндөгү башка наноматериалдар менен айкалыштыруу жолу менен кыскартса болот, бул алардын айлана-чөйрөдө туруктуулугун жакшыртууга ылайыктуу ыкма экени далилденген 13,14.
Графен бал торчосунда тизилген sp2-гибриддештирилген көмүртек атомдорунан турган эки өлчөмдүү көмүртек наноматериалы. Ал чоң беттик аянтка, олуттуу механикалык күчкө, эң сонун электрокаталитикалык активдүүлүккө, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүккө, электрондордун тез мобилдүүлүгүнө жана бетиндеги органикалык эмес нанобөлүкчөлөрдү колдоо үчүн ылайыктуу ташуучу материалга ээ. Металл нанобөлүкчөлөрүнүн жана графендин айкалышы ар бир материалдын жеке артыкчылыктарынан бир топ ашып кетиши мүмкүн жана анын жогорку физикалык жана химиялык касиеттеринен улам, сууну натыйжалуу тазалоо үчүн нанобөлүкчөлөрдүн оптималдуу бөлүштүрүлүшүн камсыз кылат15.
Өсүмдүктөрдүн экстракттары кыскартылган графен кычкылынын (rGO) жана nZVI синтезинде кеңири колдонулган зыяндуу химиялык редуценттерге эң мыкты альтернатива болуп саналат, анткени алар жеткиликтүү, арзан, бир кадамдуу, экологиялык жактан коопсуз жана редукциялоочу агенттер катары колдонулушу мүмкүн. флавоноиддер жана фенолдук бирикмелер сыяктуу эле стабилизатор катары иштейт. Ошондуктан, Atriplex halimus L. жалбырак экстракты бул изилдөөдө rGO/nZVI композиттеринин синтези үчүн оңдоочу жана жабуучу агент катары колдонулган. Amaranthaceae тукумунан Atriplex halimus - географиялык диапазону кенен, азотту сүйүүчү көп жылдык бадал.
Колдо болгон адабияттарга ылайык, Atriplex halimus (A. halimus) биринчи жолу rGO/nZVI композиттерин үнөмдүү жана экологиялык жактан таза синтез ыкмасы катары колдонгон. Ошентип, бул иштин максаты төрт бөлүктөн турат: (1) rGO/nZVI жана ата-энелик nZVI композиттеринин A. halimus суу жалбырактарынын экстрактысын колдонуу менен фитосинтези, (2) алардын ийгиликтүү даярдалышын тастыктоо үчүн бир нече ыкмаларды колдонуу менен фитосинтезделген композиттердин мүнөздөмөсү, (3) ) доксициклин антибиотиктеринин органикалык контаминанттарын адсорбциялоодо жана жоюуда rGO жана nZVIнин синергетикалык таасирин изилдөө, ар кандай реакция параметрлеринде адсорбция процессинин шарттарын оптималдаштыруу, (3) кайра иштетүү циклинен кийин ар кандай үзгүлтүксүз дарылоодо композиттик материалдарды изилдөө.
Доксициклин гидрохлориди (DC, MM = 480,90, химиялык формула C22H24N2O · HCl, 98%), темир хлориди гексагидрат (FeCl3.6H2O, 97%), графит порошок Сигма-Олдрихтен, АКШдан сатып алынган. Натрий гидроксиди (NaOH, 97%), этанол (C2H5OH, 99,9%) жана туз кислотасы (HCl, 37%) АКШнын Мерк шаарынан сатылып алынган. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 жана MgCl2 Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd компаниясынан сатылып алынган. Бардык реагенттер жогорку аналитикалык тазалыкта. Бардык суулуу эритмелерди даярдоо үчүн кош дистилденген суу колдонулган.
A. halimus өкүлдөрүнүн үлгүлөрү Нил дельтасында жана Египеттин Жер Ортолук деңиз жээгиндеги жерлерден алардын табигый жашаган жеринен чогултулган. Өсүмдүк материалы тиешелүү улуттук жана эл аралык көрсөтмөлөргө ылайык чогултулду17. Профессор Манал Фавзи Boulos18 боюнча өсүмдүк үлгүлөрүн аныктаган жана Александрия университетинин Айлана-чөйрө илимдери бөлүмү илимий максатта изилденген өсүмдүктөрдүн түрлөрүн чогултууга уруксат берген. Үлгү талондору Танта университетинин гербарийинде (TANE) өткөрүлөт, ваучерлер №. 14 122–14 127, депонирленген материалдарга жетүүнү камсыз кылган коомдук гербарий. Мындан тышкары чаңды же кирди кетирүү үчүн өсүмдүктүн жалбырактарын майда бөлүктөргө кесип, 3 жолу кран жана дистилденген суу менен чайкап, андан кийин 50°С кургатуу керек. Өсүмдүк майдаланган, 5 г майда порошок 100 мл дистилденген сууга салынып, экстракт алуу үчүн 70°С 20 мүнөт аралаштырылды. Алынган Bacillus nicotianae экстракты Whatman фильтр кагазы аркылуу чыпкаланган жана андан ары колдонуу үчүн таза жана стерилденген түтүкчөлөргө 4°C сакталган.
1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, GO модификацияланган Хаммерс ыкмасы менен графит порошокунан жасалган. 10 мг GO порошок 50 мл деионизацияланган сууда 30 мин Ультрадыбыс менен таркатылды, андан кийин 0,9 г FeCl3 жана 2,9 г NaAc 60 мүнөткө аралаштырылды. Аралаштырылган эритмеге 20 мл атриплекс жалбырагынын экстракты кошулган жана 80°С 8 саатка калтырылган. Натыйжада кара суспензия чыпкаланган. Даярдалган нанокомпозиттер этанол жана бидистилденген суу менен жууп, анан вакуумдук меште 50°С температурада 12 саат кургатылган.
rGO/nZVI жана nZVI комплекстеринин жашыл синтезинин схемалык жана санариптик сүрөттөрү жана Atriplex halimus экстракты аркылуу булганган суудан DC антибиотиктерин алып салуу.
Кыскача, 1-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, 0,05 М Fe3+ иондорун камтыган 10 мл темир хлоридинин эритмеси 20 мл ачуу жалбырак экстрактынын эритмесине тамчылатып 60 мүнөт ысытып, аралаштырып, андан кийин эритмени центрифугалашты. 14,000 айн/мин (Гермле, 15,000 айн/мин) 15 мүнөткө кара бөлүкчөлөрдү алуу үчүн, андан кийин этанол жана дистилденген суу менен 3 жолу жууп, анан вакуумдук меште 60°C температурада түнү менен кургатылган.
Өсүмдүктөрдө синтезделген rGO/nZVI жана nZVI композиттери 200-800 нм сканерлөө диапазонунда UV-көрүнүүчү спектроскопия (T70/T80 сериясы UV/Vis спектрофотометрлери, PG Instruments Ltd, Улуу Британия) менен мүнөздөлгөн. rGO/nZVI жана nZVI композиттеринин топографиясын жана өлчөмдөрүн бөлүштүрүүнү талдоо үчүн TEM спектроскопиясы (JOEL, JEM-2100F, Япония, тездетүүчү чыңалуу 200 кВ) колдонулган. Калыбына келтирүү жана турукташтыруу процесси үчүн жооптуу өсүмдүк экстракттарына тартылышы мүмкүн болгон функционалдык топторду баалоо үчүн FT-IR спектроскопиясы жүргүзүлгөн (JASCO спектрометри 4000-600 см-1 диапазонунда). Мындан тышкары, синтезделген наноматериалдардын беттик зарядын изилдөө үчүн zeta потенциалдык анализатор (Zetasizer Nano ZS Malvern) колдонулган. Порошок наноматериалдардын рентгендик дифракциясын өлчөө үчүн 2θ диапазонунда 20°тан 80ге чейинки ток (40 мА), чыңалуу (45 кВ) менен иштеген рентген дифрактометри (X'PERT PRO, Нидерланды) колдонулган. ° жана CuKa1 нурлануусу (\(\lambda =\ ) 1,54056 Ao). Энергетикалык дисперсиялык рентген спектрометри (EDX) (JEOL JSM-IT100 модели) XPS боюнча -10дон 1350 eV чейинки Al K-α монохроматтык рентген нурларын чогултууда элементардык курамды изилдөө үчүн жооптуу болгон, тактын өлчөмү 400 мкм K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, АКШ) толук спектрдин өткөрүү энергиясы 200 эВ жана тар спектри 50 эВ. Порошок үлгүсү вакуумдук камерага салынган үлгү кармагычка басылган. С 1 с спектри байланыш энергиясын аныктоо үчүн 284,58 eV боюнча шилтеме катары колдонулган.
Суудагы эритмелерден доксициклинди (ДС) чыгарууда синтезделген rGO/nZVI нанокомпозиттеринин эффективдүүлүгүн текшерүү үчүн адсорбциялык эксперименттер жүргүзүлдү. Адсорбциялык эксперименттер 25 мл Эрленмейер колбаларында 200 айн/мин титирөө ылдамдыгы менен орбиталдык чайкагычта (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) 298 К температурада жүргүзүлдү. Туруктуу токтун камдык эритмесин (1000 ppm) бидистилденген суу менен суюлтуу аркылуу. rGO/nSVI дозасынын адсорбциянын эффективдүүлүгүнө таасирин баалоо үчүн 20 мл DC эритмесине ар түрдүү салмактагы нанокомпозиттер (0,01–0,07 г) кошулган. Кинетика жана адсорбция изотермаларын изилдөө үчүн 0,05 г адсорбент баштапкы концентрациялуу (25–100 мг L–1) СД суудагы эритмесине салынган. DC алып салуу боюнча рН таасири рН (3-11) жана 25 ° C 50 мг L-1 баштапкы концентрациясында изилденген. HCl же NaOH эритмесин аз өлчөмдө кошуу менен системанын рНын тууралаңыз (Crison pH meter, pH meter, pH 25). Мындан тышкары 25-55°С диапазондогу адсорбциялык эксперименттерге реакциянын температурасынын таасири изилденген. Иондук күчтүн адсорбция процессине тийгизген таасири 50 мг L–1, рН 3 жана 7, 25°С, рН 3 жана 7 баштапкы концентрациясында NaCl (0,01–4 моль L–1) ар кандай концентрациясын кошуу менен изилденген. адсорбенттин дозасы 0,05 г. Адсорбцияланбаган туруктуу токтун адсорбциясы 270 жана 350 нм максималдуу толкун узундуктарында (λmax) 1,0 см жол узундугундагы кварц кюветтери менен жабдылган кош нурлуу UV-Vis спектрофотометринин (T70/T80 сериясы, PG Instruments Ltd, Улуу Британия) жардамы менен өлчөнгөн. Туруктуу токтун антибиотиктерин пайыздык алып салуу (R%; 1 эквивалент) жана DC, qt, Eq адсорбциялоо көлөмү. 2 (мг/г) төмөнкү теңдеме аркылуу өлчөнгөн.
мында %R – туруктуу токтун жоюу жөндөмдүүлүгү (%), Co – 0 убагындагы баштапкы туруктуу токтун концентрациясы, ал эми С – тиешелүүлүгүнө жараша t убагындагы туруктуу токтун концентрациясы (mg L-1).
мында qe – адсорбенттин масса бирдигине адсорбцияланган туруктуу токтун көлөмү (мг g-1), Co жана Ce – нөл убакыттагы жана тең салмактуулуктагы концентрациялар, тиешелүүлүгүнө жараша (мг l-1), V – эритменин көлөмү (l) , ал эми m - адсорбциялык масса реагенти (г).
SEM сүрөттөрү (сүрөттөр. 2A–C) rGO/nZVI курамасынын ламеллярдык морфологиясын анын бетинде бирдей дисперстүү сфералык темир нанобөлүкчөлөрү менен көрсөтүп, nZVI NPs rGO бетине ийгиликтүү тиркелгенин көрсөтөт. Мындан тышкары, A. halimus GO калыбына келтирүү менен бир эле учурда кычкылтек камтыган топторду алып тастыктоо, rGO жалбырагында кээ бир бырыш бар. Бул чоң бырыш темир NPs активдүү жүктөө үчүн сайттар катары иш-аракет. nZVI сүрөттөрү (сүрөт. 2D-F) тоголок темир NPs абдан чачыранды жана өсүмдүк экстракты ботаникалык компоненттеринин каптоо мүнөзү менен шартталган, бириктирилген эмес экенин көрсөттү. Бөлүкчөлөрдүн өлчөмү 15–26 нм аралыгында өзгөргөн. Бирок, кээ бир региондор nZVI бетинде туруктуу токтун молекулаларын кармап калуу мүмкүнчүлүгүн жогорулата тургандыктан, nZVIнин жогорку эффективдүү адсорбциялык сыйымдуулугун камсыз кыла ала турган томпок жана көңдөй структурасы бар мезопороздук морфологияга ээ. Роза Дамаск экстракты nZVI синтези үчүн колдонулганда, алынган NPs бир тектүү эмес, боштуктар жана ар кандай формада болгон, бул алардын Cr (VI) адсорбциясында натыйжалуулугун төмөндөтүп, реакциянын убактысын 23 көбөйткөн. Натыйжалар эмен жана тыт жалбырактарынан синтезделген nZVI менен шайкеш келет, алар негизинен ачык агломерациясы жок түрдүү нанометрдик өлчөмдөгү сфералык нанобөлүкчөлөр.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) композиттеринин SEM сүрөттөрү жана nZVI/rGO (G) жана nZVI (H) композиттеринин EDX үлгүлөрү.
Өсүмдүктө синтезделген rGO/nZVI жана nZVI композиттеринин элементардык курамы EDX жардамы менен изилденген (сүрөт 2G, H). Изилдөөлөр көрсөткөндөй, nZVI көмүртектен (массасы боюнча 38,29%), кычкылтектен (массасы боюнча 47,41%) жана темирден (масса боюнча 11,84%) турат, бирок өсүмдүктөрдүн экстракттарынан алынуучу фосфор24 сыяктуу башка элементтер да бар. Мындан тышкары, көмүртектин жана кычкылтектин жогорку пайызы жер астындагы nZVI үлгүлөрүндө өсүмдүк экстрактыларынан фитохимиялык заттардын болушу менен шартталган. Бул элементтер rGO боюнча бирдей бөлүштүрүлгөн, бирок ар кандай катышта: C (39,16 масса %), O (46,98 масса %) жана Fe (10,99 масса %), EDX rGO/nZVI дагы S сыяктуу башка элементтердин бар экенин көрсөтөт, алар өсүмдүктөрдүн экстракттары менен байланыштырылышы мүмкүн, колдонулат. Учурдагы C:O катышы жана A. halimus колдонуу менен rGO/nZVI курамасындагы темирдин мазмуну эвкалипт жалбырагынын экстрактысын колдонууга караганда алда канча жакшы, анткени ал C (23,44 масса%), O (68,29 масса%) курамын мүнөздөйт. жана Fe (8,27 масса %). wt %) 25. Nataša et al., 2022 эмен жана тыт жалбырактарынан синтезделген nZVI окшош элементтик курамын билдирди жана жалбырактын экстрактысында камтылган полифенол топтору жана башка молекулалар кыскартуу процесси үчүн жооптуу экенин ырастады.
Өсүмдүктөрдө синтезделген nZVI морфологиясы (сүр. S2A,B) тоголок жана жарым-жартылай туура эмес, бөлүкчөлөрдүн орточо өлчөмү 23,09 ± 3,54 нм болгон, бирок ван дер Ваальс күчтөрү жана ферромагнетизмдин натыйжасында чынжыр агрегаттары байкалган. Бул негизинен гранулдуу жана сфералык бөлүкчө формасы SEM натыйжалары менен жакшы шайкеш келет. Ушундай эле байкоону Abdelfatah et al. 2021-жылы кастор буурчак жалбырагы экстракты nZVI11 синтезинде колдонулганда. Ruelas tuberosa жалбырак экстракты nZVIда редукциялоочу агент катары колдонулган NPs да диаметри 20дан 40 нм26га чейинки сфералык формага ээ.
Hybrid rGO/nZVI курама TEM сүрөттөрү (сүрөт. S2C-D) rGO nZVI NPs үчүн бир нече жүктөө сайттарды камсыз маргиналдык бүктөмөлөр жана бырыш менен базалдык тегиздик экенин көрсөттү; бул пластинкалуу морфология да рГОнун ийги-ликтуу тузулушун ырастайт. Мындан тышкары, nZVI NPs бөлүкчөлөрдүн өлчөмдөрү 5,32ден 27 нмге чейин сфералык формага ээ жана дээрлик бирдей дисперсия менен rGO катмарына киргизилген. Eucalyptus жалбырак экстракты Fe NPs / rGO синтездөө үчүн колдонулган; TEM натыйжалары ошондой эле rGO катмарындагы бырыштар Fe NPs дисперсиясын таза Fe NPтерге караганда жакшыртып, композиттердин реактивдүүлүгүн жогорулатканын тастыктады. Ушундай эле натыйжаларды Bagheri жана башкалар алган. 28 курама темир нанобөлүкчөлөрүнүн орточо өлчөмү болжол менен 17,70 нм менен УЗИ ыкмаларын колдонуу менен жасалганда.
A. halimus, nZVI, GO, rGO жана rGO/nZVI композиттеринин FTIR спектрлери Fig. 3A. A. halimus жалбырактарында беттик функционалдуу топтордун болушу полифенолдорго туура келген 3336 см-1 жана белок чыгарган карбонил топторуна 1244 см-1 туура келет. Башка топтор, мисалы, 2918 см-1деги алкандар, 1647 см-1деги алкендер жана 1030 см-1деги CO-O-CO узартуулары да байкалган, бул мөөр агенттери катары иш алып барган жана калыбына келтирүүгө жооптуу болгон өсүмдүк компоненттеринин бар экенин көрсөтүп турат. Fe2+тен Fe0ге чейин жана rGO29га өтүңүз. Жалпысынан алганда, nZVI спектрлери ачуу кант сыяктуу жутуу чокуларын көрсөтөт, бирок бир аз жылган абал менен. OH созулган термелүү (фенолдор) менен байланышкан 3244 см-1де интенсивдүү тилке пайда болот, 1615теги чокусу C=Cге туура келет, ал эми 1546 жана 1011 см-1 тилкелери C=O (полифенолдор жана флавоноиддер) созулушуна байланыштуу пайда болот. , Ароматтык аминдердин CN -топтору жана алифаттык аминдер да тиешелүүлүгүнө жараша 1310 см-1 жана 1190 см-1 байкалган. GOнун FTIR спектри көптөгөн жогорку интенсивдүү кычкылтек камтыган топтордун бар экендигин көрсөтөт, анын ичинде 1041 см-1де алкокси (СО) сунуучу тилке, 1291 см-1де эпоксиддик (CO) чоюу тилкеси, C=O чоюу. 1619 см-1де C=C созулган термелүү тилкеси, 1708 см-1 тилкеси жана 3384 см-1де OH тобунун созулган термелүүсүнүн кеңири тилкеси пайда болду, бул жакшыртылган Хаммерс методу менен ырасталган, ал оксидантты ийгиликтүү жүргүзөт. графит процесси. rGO жана rGO/nZVI композиттерин GO спектрлери менен салыштырганда, кээ бир кычкылтек камтыган топтордун интенсивдүүлүгү, мисалы, OH 3270 см-1, ал эми башкалары, мисалы, C=O, 1729 см-1, толугу менен төмөндөйт. кыскартылган. жок болуп кетти, бул A. halimus экстракты менен GO-да кычкылтекти камтыган функционалдык топторду ийгиликтүү алып салганын көрсөтөт. 1560 жана 1405 см-1 тегерегинде C=C чыңалуусунда rGOнун жаңы курч мүнөздөмө чокулары байкалат, бул ГОнун rGO чейин азайгандыгын тастыктайт. 1043төн 1015 см-1ге чейин жана 982ден 918 см-1ге чейинки вариациялар байкалган, балким, өсүмдүк материалынын кошулушуна байланыштуу31,32. Weng et al., 2018, ошондой эле GO кычкылтектүү функционалдык топтордун олуттуу басаңдашы байкалган, бул биоредукция жолу менен rGO ийгиликтүү түзүлүшүн тастыктайт, анткени кыскарган темир графен кычкылынын композиттерин синтездөө үчүн колдонулган эвкалипт жалбырагы экстракттары өсүмдүк компонентинин FTIR спектрин жакыныраак көрсөттү. функционалдык топтор. 33 .
A. Галлийдин FTIR спектри, nZVI, rGO, GO, курама rGO/nZVI (A). РГО, GO, nZVI жана rGO/nZVI (B) рентгенограммасынын композиттери.
rGO/nZVI жана nZVI композиттеринин пайда болушу негизинен рентген нурларынын дифракциялык схемалары менен ырасталган (сүрөт 3B). (110) индексине туура келген (JCPDS № 06–0696)11 2Ɵ 44,5°та жогорку интенсивдүү Fe0 чокусу байкалган. (311) тегиздигинин 35,1° дагы бир чокусу Fe3O4 магнетитине таандык, 63,2° ϒ-FeOOH (JCPDS № 17-0536)34 болгондугуна байланыштуу (440) тегиздигинин Миллер индекси менен байланыштуу болушу мүмкүн. ГОнун рентген үлгүсү 2Ɵ 10,3° жана дагы бир чокусу 21,1° боюнча кескин чокусун көрсөтөт, бул графиттин толук эксфолиациясын көрсөтүп, GO35 бетинде кычкылтек камтыган топтордун бар экендигин баса белгилейт. rGO жана rGO/nZVI курама моделдери rGO жана rGO/nZVI композиттери үчүн тиешелүүлүгүнө жараша 2Ɵ 22,17 жана 24,7°де мүнөздүү GO чокуларынын жоголушун жана кеңири rGO чокуларынын пайда болушун каттады, бул GOнун өсүмдүк экстрактылары менен ийгиликтүү калыбына келтирилгенин тастыктады. Бирок, курама rGO/nZVI үлгүсүндө, Fe0 (110) жана bcc Fe0 (200) тор тегиздигине байланыштуу кошумча чокулар тиешелүүлүгүнө жараша 44,9 \ (^ \ circ \) жана 65,22 \ (^ \ circ \) байкалган. .
Зета потенциалы – бул материалдын электростатикалык касиеттерин аныктоочу жана анын туруктуулугун өлчөөчү бөлүкчөнүн бетине бекитилген иондук катмар менен суудагы эритменин ортосундагы потенциал37. Өсүмдүктө синтезделген nZVI, GO жана rGO/nZVI композиттеринин zeta потенциалдык анализи алардын бетинде тиешелүүлүгүнө жараша -20,8, -22 жана -27,4 мВ терс заряддардын болушуна байланыштуу туруктуулугун көрсөттү, S1A- сүрөттө көрсөтүлгөндөй. C. . Мындай натыйжалар -25 мВдан аз zeta потенциалы бар бөлүкчөлөрдү камтыган эритмелер жалпысынан бул бөлүкчөлөрдүн ортосундагы электростатикалык түртүүнүн натыйжасында туруктуулуктун жогорку даражасын көрсөтөт деп айтылган бир нече отчеттор менен шайкеш келет. rGO жана nZVI айкалышы композитке көбүрөөк терс заряддарды алууга мүмкүндүк берет жана ошентип жалгыз GO же nZVIга караганда жогорку туруктуулукка ээ. Демек, электростатикалык түртүү кубулушу туруктуу rGO/nZVI39 композиттеринин пайда болушуна алып келет. ГОнун терс бети аны агломерациясыз суулуу чөйрөдө бирдей дисперсациялоого мүмкүндүк берет, бул nZVI менен өз ара аракеттенүү үчүн жагымдуу шарттарды түзөт. Терс заряд ачуу коондун экстрактысында ар кандай функционалдык топтордун болушу менен байланыштуу болушу мүмкүн, бул ошондой эле GO жана темир прекурсорлорунун жана rGO жана nZVI түзүүчү өсүмдүк экстрактысынын жана rGO/nZVI комплексинин өз ара аракеттенүүсүн тастыктайт. Бул өсүмдүк кошулмалары ошондой эле каптоочу агенттер катары иштей алат, анткени алар пайда болгон нанобөлүкчөлөрдүн агрегацияланышына жол бербейт жана ошону менен алардын туруктуулугун жогорулатат40.
nZVI жана rGO/nZVI композиттеринин элементардык курамы жана валенттүүлүк абалы XPS тарабынан аныкталган (4-сүрөт). Жалпы XPS изилдөөсү көрсөткөндөй, rGO/nZVI курамасы негизинен C, O жана Fe элементтеринен турат, EDS картасына шайкеш келет (сүрөт 4F–H). C1s спектри тиешелүүлүгүнө жараша CC, CO жана C=Oну билдирген 284,59 эВ, 286,21 эВ жана 288,21 эВ үч чокудан турат. O1s спектри үч чокуга бөлүнгөн, анын ичинде 531,17 эВ, 532,97 эВ жана 535,45 эВ, алар тиешелүүлүгүнө жараша O=CO, CO жана NO топторуна берилген. Бирок, 710,43, 714,57 жана 724,79 eV чокулары тиешелүүлүгүнө жараша Fe 2p3/2, Fe+3 жана Fe p1/2ге тиешелүү. nZVI XPS спектрлери (сүрөт 4C-E) C, O жана Fe элементтери үчүн чокуларды көрсөттү. 284,77, 286,25 жана 287,62 эВ чокулары темир-көмүртек эритмелеринин бар экендигин тастыктайт, анткени алар тиешелүүлүгүнө жараша CC, C-OH жана CO билдирет. O1s спектри C–O/темир карбонатынын (531,19 эВ), гидроксилдик радикалдын (532,4 эВ) жана O–C=O (533,47 эВ) үч чокусуна туура келген. 719,6 чокусу Fe0 таандык, ал эми FeOOH 717,3 жана 723,7 эВ чокуларын көрсөтөт, мындан тышкары, 725,8 эВ чокусу Fe2O342,43 бар экенин көрсөтүп турат.
nZVI жана rGO/nZVI композиттеринин XPS изилдөөлөрү, тиешелүүлүгүнө жараша (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D) жана O1s (E) жана rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) курамасынын толук спектрлери.
N2 адсорбция/десорбция изотермасы (5А, В-сүрөт) nZVI жана rGO/nZVI композиттери II типке кирерин көрсөтөт. Кошумчалай кетсек, rGO менен сокурлоодон кийин nZVIнын спецификалык бетинин аянты (SBET) 47,4549дан 152,52 м2/гга чейин көбөйгөн. Бул натыйжаны rGO сокурдан кийин nZVI магниттик касиеттеринин төмөндөшү менен түшүндүрсө болот, ошону менен бөлүкчөлөрдүн агрегациясын азайтат жана композиттердин бетинин аянтын көбөйтөт. Мындан тышкары, 5C-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, rGO/nZVI курамасынын көзөнөк көлөмү (8,94 нм) баштапкы nZVI (2,873 нм) караганда жогору. Бул натыйжа El-Monaem et al. 45 .
rGO/nZVI композиттери менен оригиналдуу nZVI ортосундагы туруктуу токту жок кылуу үчүн адсорбциялык сыйымдуулукка баа берүү үчүн баштапкы концентрациянын көбөйүшүнө жараша салыштыруу ар кандай баштапкы концентрацияларда туруктуу токко ар бир адсорбенттин туруктуу дозасын (0,05 г) кошуу жолу менен жүргүзүлгөн. Иликтелген чечим [25]. –100 мг l–1] 25°С. Натыйжалар rGO/nZVI курамасынын алып салуу натыйжалуулугу (94,6%) төмөн концентрацияда (25 мг L-1) баштапкы nZVI (90%) караганда жогору экенин көрсөттү. Бирок, баштапкы концентрация 100 мг L-1ге чейин көбөйтүлгөндө, rGO/nZVI жана ата-энелик nZVI алып салуу натыйжалуулугу, тиешелүүлүгүнө жараша, 70% жана 65% га чейин төмөндөдү (сүрөт 6A), бул азыраак активдүү жерлерге жана деградацияга байланыштуу болушу мүмкүн. nZVI бөлүкчөлөрү. Тескерисинче, rGO/nZVI туруктуу токту жок кылуунун жогорку натыйжалуулугун көрсөттү, бул rGO жана nZVI ортосундагы синергетикалык эффектке байланыштуу болушу мүмкүн, мында адсорбция үчүн жеткиликтүү туруктуу активдүү участоктор алда канча жогору, ал эми rGO/nZVI учурда көбүрөөк. DC бузулбаган nZVIга караганда адсорбцияланышы мүмкүн. Мындан тышкары, фиг. 6B rGO/nZVI жана nZVI композиттеринин адсорбциялык сыйымдуулугу 9,4 мг/гдан 30 мг/г жана 9 мг/гга чейин көбөйгөнүн көрсөтүп турат, баштапкы концентрация 25–100 мг/лге чейин көбөйгөн. -1,1 28,73 мг г-1. Ошондуктан, DC алып салуу ылдамдыгы баштапкы DC концентрациясы менен терс корреляцияланган, бул эритмеде туруктуу токту адсорбциялоо жана алып салуу үчүн ар бир адсорбент тарабынан колдоого алынган реакция борборлорунун чектелген саны менен шартталган. Ошентип, бул жыйынтыктардан rGO/nZVI композиттеринин адсорбция жана калыбына келтирүү эффективдүүлүгү жогору деген тыянак чыгарууга болот, ал эми rGO/nZVI курамындагы rGO адсорбент катары да, алып жүрүүчү материал катары да колдонулушу мүмкүн.
rGO/nZVI жана nZVI курамасы үчүн алып салуу натыйжалуулугу жана DC адсорбциялык кубаттуулугу (A, B) [Co = 25 мг l-1–100 мг l-1, T = 25 °C, дозасы = 0,05 г], рН. rGO/nZVI композиттеринде адсорбция жөндөмдүүлүгү жана DC алып салуу натыйжалуулугу боюнча (C) [Co = 50 мг L–1, рН = 3–11, T = 25°C, доза = 0,05 г].
Эритме рН адсорбция процесстерин изилдөөдө чечүүчү фактор болуп саналат, анткени ал адсорбенттин иондошуу, спецификация жана иондошуу даражасына таасирин тийгизет. Эксперимент 25°С температурада туруктуу адсорбент дозасы (0,05 г) жана рН диапазонунда (3–11) 50 мг L-1 баштапкы концентрациясы менен жүргүзүлгөн. Адабияттарды карап чыгууга ылайык46, DC ар кандай рН деңгээлдеринде бир нече иондошуучу функционалдык топтору (фенолдор, амин топтору, спирттер) бар амфифилдик молекула. Натыйжада, туруктуу токтун ар кандай функциялары жана rGO/nZVI композициясынын бетиндеги ага тиешелүү структуралар электростатикалык түрдө өз ара аракеттениши мүмкүн жана катиондор, цвитериондор жана аниондор катары болушу мүмкүн, DC молекуласы рН < 3,3 болгондо катиондук (DCH3+) катары бар, zwitterionic (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 жана аниондук (DCH− же DC2−) PH 7,7. Натыйжада, туруктуу токтун ар кандай функциялары жана rGO/nZVI композициясынын бетиндеги ага тиешелүү структуралар электростатикалык түрдө өз ара аракеттениши мүмкүн жана катиондор, цвитериондор жана аниондор катары болушу мүмкүн, DC молекуласы рН < 3,3 болгондо катиондук (DCH3+) катары бар, zwitterionic (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 жана аниондук (DCH- же DC2-) PH 7,7 боюнча. В результате различные функции ДК и связанных с ними структур на поверхности композита rGO/nZVI мүмкүн взаимодействовать в виде катионов, цвиттер-ионов жана анионов, молекула ДК сущрест <DK33, приборлар иттер- ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- же DC2-) при pH 7,7. Натыйжада, rGO/nZVI композициясынын бетиндеги туруктуу токтун жана ага тиешелүү структуралардын ар кандай функциялары электростатикалык өз ара аракеттениши мүмкүн жана катиондор, цвиттериондор жана аниондор түрүндө болушу мүмкүн; DC молекуласы рН < 3,3 катион (DCH3+) катары бар; иондук (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 жана аниондук (DCH- же DC2-) рН 7,7.DC 的各种功能和rGO/nZVI阳离子、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+)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 复合 材料 表面 的 相关 结构 相关 结构 可能 可能 可能并 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 阳离子 (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。 Rgo / nzvi системасы, вса могут взазитка могут взазитка могтки взаимодуктивдүү взаимодействия жана существовать в видее Катионов, Цвитер-Ионов, А Анионов, а молекулы дк являются катиоными (DCG3 +) при рн <3,3. Демек, rGO/nZVI композит бетиндеги туруктуу токтун жана ага байланыштуу структуралардын ар кандай функциялары электростатикалык өз ара аракеттенүүгө кирип, катиондор, цвиттериондор жана аниондор түрүндө болушу мүмкүн, ал эми туруктуу токтун молекулалары рН < 3,3 болгондо катиондук (DCH3+) болот. Он существует в виде цвиттер-ион (DCH20) при 3,3 < pH < 7,7 жана аниона (DCH- же DC2-) жана pH 7,7. Ал 3,3 < рН < 7,7 zwitterion (DCH20) жана pH 7,7 бир анион (DCH- же DC2-) катары бар.рН 3төн 7ге чейин көбөйүшү менен, адсорбциялык кубаттуулугу жана DC алып салуу натыйжалуулугу 11,2 мг/г (56%) 17 мг/г (85%) чейин (сүрөт. 6C) жогорулаган. Бирок, рН 9 жана 11ге чейин жогорулаган сайын, адсорбция жөндөмдүүлүгү жана жоюу эффективдүүлүгү тиешелүүлүгүнө жараша 10,6 мг/г (53%)дан 6 мг/г (30%) чейин төмөндөгөн. рН 3 тен 7ге чейин жогорулашы менен DC негизинен звиттериондор түрүндө болгон, бул аларды дээрлик электростатикалык эмес тартылып же rGO/nZVI композиттери менен, негизинен электростатикалык өз ара аракеттешүү менен түрткөн. рН 8,2ден жогору көтөрүлгөн сайын адсорбенттин бети терс заряддалган, ошентип терс заряддуу доксициклин менен адсорбенттин бетинин ортосундагы электростатикалык түртүүнүн натыйжасында адсорбциялоо жөндөмдүүлүгү төмөндөп, азайган. Бул тенденция rGO/nZVI композиттериндеги DC адсорбциясы рНга өтө көз каранды экенин көрсөтүп турат жана натыйжалар ошондой эле rGO/nZVI композиттери кислота жана нейтралдуу шарттарда адсорбент катары ылайыктуу экенин көрсөтүп турат.
Туруктуу токтун суудагы эритмесинин адсорбциясына температуранын таасири (25–55°С) жүргүзүлгөн. Сүрөт 7А rGO/nZVI боюнча DC антибиотиктерди алып салуу натыйжалуулугуна температуранын жогорулашын көрсөтөт, ал жок кылуу жөндөмдүүлүгү жана адсорбция жөндөмдүүлүгү 83,44% жана 13,9 мг/г 47% жана 7,83 мг/г чейин көбөйгөндүгү көрүнүп турат. , тиешелүүлүгүнө жараша. Бул олуттуу төмөндөө туруктуу токтун иондорунун жылуулук энергиясынын көбөйүшүнө байланыштуу болушу мүмкүн, бул десорбцияга алып келет47.
Температуранын rGO/nZVI композиттерине CDдин алып салуу эффективдүүлүгүнө жана адсорбциялык сыйымдуулугуна тийгизген таасири (A) [Co = 50 мг L–1, рН = 7, доза = 0,05 г], Адсорбенттин дозасы жок кылуу эффективдүүлүгүнө жана CDдин жоюу эффективдүүлүгүнө Эффект rGO/nSVI курамасында (B) [Co = 50 мг L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 мг L–1, pH = 7, T = 25 °C, доза = 0,05 г].
Композиттик адсорбент rGO/nZVI дозасын 0,01 г дан 0,07 г чейин жогорулатуунун эффективдүүлүгү жана адсорбциялык сыйымдуулугу сүрөттө көрсөтүлгөн. 7B. Адсорбенттин дозасынын жогорулашы адсорбциялык сыйымдуулуктун 33,43 мг/гдан 6,74 мг/г чейин төмөндөшүнө алып келди. Бирок, адсорбенттин дозасын 0,01 г дан 0,07 г га чейин жогорулатуу менен кетирүү эффективдүүлүгү 66,8 %дан 96 % га чейин жогорулайт, бул, тиешелүү түрдө нанокомпозиттик беттеги активдүү борборлордун санынын көбөйүшү менен байланыштуу болушу мүмкүн.
Баштапкы концентрациянын адсорбция жөндөмдүүлүгүнө жана жоюу натыйжалуулугуна тийгизген таасири [25–100 мг L-1, 25°C, рН 7, доза 0,05 г] изилденген. Баштапкы концентрация 25 мг L-1ден 100 мг L-1ге чейин көбөйгөндө, rGO/nZVI курамасынын алып салуу пайызы 94,6% дан 65% га чейин төмөндөгөн (сүрөт 7C), кыязы, керектүү активдүү заттын жоктугунан улам сайттар. . DC49 чоң концентрациясын адсорбциялайт. Башка жагынан алганда, баштапкы концентрациясы жогорулаган сайын, адсорбциялык сыйымдуулук да тең салмактуулукка жеткенге чейин 9,4 мг/гдан 30 мг/гга чейин өскөн (сүрөт 7D). Бул сөзсүз реакция rGO/nZVI курамасынын бетине 50 жетүү үчүн DC ионунун масса өткөрүү каршылыгынан жогору баштапкы DC концентрациясы менен кыймылдаткыч күчтүн көбөйүшүнө байланыштуу.
Байланыш убактысы жана кинетикалык изилдөөлөр адсорбциянын тең салмактуулук убактысын түшүнүүгө багытталган. Биринчиден, байланыш убактысынын алгачкы 40 мүнөтүндө адсорбцияланган DC көлөмү бүткүл убакыттын ичинде (100 мүнөт) адсорбцияланган жалпы сумманын болжол менен жарымын түзгөн. Эритмедеги туруктуу токтун молекулалары кагылышып, алар rGO/nZVI композиттин бетине тез көчүп, олуттуу адсорбцияга алып келет. 40 мүнөттөн кийин туруктуу токтун адсорбциясы 60 мүнөттөн кийин тең салмактуулукка жеткенге чейин акырындык менен өстү (7D-сүрөт). Алгачкы 40 мүнөттүн ичинде акылга сыярлык өлчөмдө адсорбциялангандыктан, туруктуу токтун молекулалары менен кагылышуулар азыраак болот жана адсорбцияланбаган молекулалар үчүн активдүү жерлер азыраак болот. Демек, адсорбциянын ылдамдыгын азайтууга болот51.
Адсорбция кинетикасын жакшыраак түшүнүү үчүн псевдо биринчи тартиптеги (8А-сүрөт), псевдоэкинчи тартиптеги (8В-сүрөт) жана Эловичтин (8С-сүрөт) кинетикалык моделдери колдонулган. Кинетикалык изилдөөлөрдөн алынган параметрлерден (таблица S1) псевдосекунд модели адсорбция кинетикасын сүрөттөө үчүн эң мыкты модель экени көрүнүп турат, мында R2 мааниси башка эки моделге караганда жогору коюлган. Эсептелген адсорбциялык кубаттуулуктардын (qe, кал) ортосунда да окшоштук бар. Псевдо-экинчи тартип жана эксперименталдык баалуулуктар (qe, эксп.) псевдо-экинчи тартип башка моделдерге караганда жакшыраак үлгү экендигинин дагы бир далили. 1-таблицада көрсөтүлгөндөй, α (баштапкы адсорбция ылдамдыгы) жана β (десорбция константасы) маанилери адсорбция ылдамдыгы десорбция ылдамдыгынан жогору экендигин тастыктайт, бул DC rGO/nZVI52 композициясында эффективдүү адсорбцияланарын көрсөтөт. .
Псевдо-экинчи даражадагы (А), псевдо-биринчи даражадагы (В) жана Эловичтин (С) сызыктуу адсорбциялык кинетикалык графиктери [Co = 25–100 мг l–1, pH = 7, T = 25 °C, доза = 0,05 г ].
Адсорбциялык изотермаларды изилдөө адсорбенттин (RGO/nRVI композит) адсорбциялык сыйымдуулугун ар кандай адсорбат концентрациясында (ДС) жана системанын температурасында аныктоого жардам берет. Максималдуу адсорбциялык сыйымдуулук Лангмюр изотермасынын жардамы менен эсептелген, ал адсорбциянын бир тектүү экендигин көрсөткөн жана алардын ортосундагы өз ара аракеттенүүсүз адсорбенттин бетинде адсорбаттык моно катмардын пайда болушун камтыган53. Дагы эки кеңири колдонулган изотерм моделдери Фрейндлих жана Темкин моделдери. Фрейндлих модели адсорбция жөндөмдүүлүгүн эсептөө үчүн колдонулбаса да, гетерогендүү адсорбция процессин жана адсорбенттеги боштуктар ар кандай энергияга ээ экендигин түшүнүүгө жардам берет, ал эми Темкин модели адсорбциянын физикалык жана химиялык касиеттерин түшүнүүгө жардам берет54.
9A-C фигураларында тиешелүүлүгүнө жараша Лангмюр, Фрейндлих жана Темкин моделдеринин сызык схемалары көрсөтүлгөн. Freundlich (сүр. 9A) жана Langmuir (сүр. 9B) сызыктарынан эсептелген жана 2-таблицада берилген R2 маанилери rGO/nZVI композитиндеги DC адсорбциясы Фрейндлих (0.996) жана Лангмюр (0.988) изотермасынан кийин келерин көрсөтүп турат. моделдер жана Темкин (0,985). Лангмюр изотермасынын моделин колдонуу менен эсептелген максималдуу адсорбциялык сыйымдуулук (qmax) 31,61 мг г-1 болгон. Мындан тышкары, өлчөмсүз бөлүү коэффициентинин (RL) эсептелген мааниси 0 жана 1 (0,097) ортосунда болуп, жагымдуу адсорбция процессин көрсөтөт. Болбосо, эсептелген Freundlich константасы (n = 2,756) бул абсорбция процесси үчүн артыкчылыкты көрсөтөт. Темкин изотермасынын сызыктуу модели боюнча (9С-сүрөт) rGO/nZVI композитке туруктуу токтун адсорбциясы физикалык адсорбция процесси болуп саналат, анткени b ˂ 82 кДж моль-1 (0,408)55. Физикалык адсорбция адатта алсыз ван-дер-Ваальс күчтөрү аркылуу ишке ашса да, rGO/nZVI композиттериндеги түз токтун адсорбциясы аз адсорбция энергиясын талап кылат [56, 57].
Фрейндлих (А), Лангмюр (В) жана Темкин (С) сызыктуу адсорбция изотермалары [Co = 25–100 мг L–1, pH = 7, T = 25 °C, доза = 0,05 г]. Van't Hoff теңдемесинин графиги rGO/nZVI композиттери менен DC адсорбциясы үчүн (D) [Co = 25–100 мг l-1, pH = 7, T = 25–55 °C жана доза = 0,05 г].
Реакция температурасынын өзгөрүшүнүн rGO/nZVI композиттеринен DC чыгарууга таасирин баалоо үчүн теңдемелерден энтропиянын өзгөрүшү (ΔS), энтальпиянын өзгөрүшү (ΔH) жана эркин энергиянын өзгөрүшү (ΔG) сыяктуу термодинамикалык параметрлер эсептелген. 3 жана 458.
мында \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – термодинамикалык тең салмактуулуктун константасы, Ce жана CAe – эритмедеги rGO, тиешелүү түрдө /nZVI беттик тең салмактуулукта DC концентрациялары. R жана RT тиешелүүлүгүнө жараша газдын туруктуулугу жана адсорбция температурасы. ln Ke графигин 1/Тга каршы коюу түз сызыкты (9D-сүрөт) берет, андан ∆S жана ∆H аныктоого болот.
Терс ΔH мааниси процесстин экзотермикалык экенин көрсөтөт. Башка жагынан алып караганда, ΔH мааниси физикалык адсорбция процессинде. 3-таблицадагы терс ΔG маанилери адсорбциянын мүмкүн жана өзүнөн-өзү болушун көрсөтүп турат. ΔS терс маанилери суюктуктун интерфейсинде адсорбенттин молекулаларынын жогорку иреттүүлүгүн көрсөтүп турат (таблица 3).
4-таблицада rGO/nZVI композициясы мурунку изилдөөлөрдө билдирилген башка адсорбенттер менен салыштырылган. VGO/nCVI композициясы жогорку адсорбциялык сыйымдуулукка ээ жана туруктуу токтун антибиотиктерин суудан чыгаруу үчүн келечектүү материал болушу мүмкүн экени түшүнүктүү. Кошумчалай кетсек, rGO/nZVI композиттеринин адсорбциясы 60 мин тең салмактуулук убактысы менен тез процесс. rGO/nZVI композиттеринин эң сонун адсорбциялык касиеттерин rGO жана nZVI синергетикалык эффекти менен түшүндүрүүгө болот.
10А, В фигуралары DC антибиотиктерин rGO/nZVI жана nZVI комплекстери аркылуу чыгаруунун рационалдуу механизмин сүрөттөйт. Туруктуу токтун адсорбциясынын эффективдүүлүгүнө рНнын таасири боюнча эксперименттердин натыйжалары боюнча рН 3төн 7ге чейин жогорулаганда rGO/nZVI композитке туруктуу токтун адсорбциясы электростатикалык өз ара аракеттешүү менен башкарылган эмес, анткени ал цвиттериондун ролун аткарган; ошондуктан рН маанисинин өзгөрүшү адсорбция процессине таасирин тийгизген жок. Кийинчерээк, адсорбция механизмин rGO/nZVI курамасы менен DC66 ортосундагы суутек байланышы, гидрофобдук эффекттер жана π-π стектилөө өз ара аракеттешүүсү сыяктуу электростатикалык эмес өз ара аракеттешүүлөр менен башкарса болот. Катмарлуу графендин беттериндеги ароматтык адсорбаттардын механизми негизги кыймылдаткыч күч катары π–π стектелүү өз ара аракеттенүүлөрү менен түшүндүрүлгөнү белгилүү. Композит π-π* өтүүсүнө байланыштуу 233 нм максималдуу сиңирүү менен графенге окшош катмарлуу материал. DC адсорбаттын молекулярдык түзүлүшүндө төрт ароматтык шакекченин болушуна таянып, биз ароматтык DC (π-электрондук акцептор) менен π-электрондорго бай аймактын ортосунда π-π-стекинг өз ара аракеттенүү механизми бар деп гипотеза жасадык. RGO бети. /nZVI композиттери. Мындан тышкары, сүрөттө көрсөтүлгөндөй. 10B, rGO/nZVI композиттеринин туруктуу ток менен молекулярдык аракеттешүүсүн изилдөө үчүн FTIR изилдөөлөрү жүргүзүлдү жана DC адсорбциясынан кийин rGO/nZVI композиттеринин FTIR спектрлери 10В-сүрөттө көрсөтүлгөн. 10б. 67 rGO/nZVI бетинде тиешелүү органикалык функционалдык топтордун бар экендигин көрсөткөн С=С байланышынын алкактык термелүүсү менен 2111 см-1 жаңы чокусу байкалат. Башка чокулар 1561ден 1548 см-1ге жана 1399дан 1360 см-1ге чейин жылыйт, бул да π-π өз ара аракеттенүүсү графен менен органикалык булгоочу заттардын адсорбциясында маанилүү роль ойноорун тастыктайт68,69. Туруктуу токтун адсорбциясынан кийин OH сыяктуу кээ бир кычкылтек камтыган топтордун интенсивдүүлүгү 3270 см-1 ге чейин төмөндөгөн, бул суутек байланышы адсорбция механизмдеринин бири экенин көрсөтүп турат. Ошентип, натыйжалардын негизинде rGO/nZVI композициясында туруктуу токтун адсорбциясы, негизинен, π-π стекалоочу өз ара аракеттешүүлөрдүн жана Н-байланыштарынын эсебинен ишке ашат.
Туруктуу токтун антибиотиктерин rGO/nZVI жана nZVI комплекстери менен адсорбциялоонун рационалдуу механизми (А). rGO/nZVI жана nZVI (B) боюнча туруктуу токтун FTIR адсорбциялык спектрлери.
nZVI нын 3244, 1615, 1546 жана 1011 см-1 абсорбция тилкелеринин интенсивдүүлүгү nZVIге салыштырмалуу DC адсорбциясынан кийин nZVI (10Б-сүрөт) жогорулаган, бул карбон кислотасынын мүмкүн болгон функционалдык топтору менен өз ара аракеттенүүсүнө байланыштуу болушу керек. DC О топтору. Бирок, бардык байкалган тилкелерде өткөрүүнүн бул төмөн пайызы адсорбция процессине чейинки nZVI менен салыштырганда фитосинтетикалык адсорбенттин (nZVI) адсорбциялык эффективдүүлүгүнүн олуттуу өзгөрүүсүн көрсөтөт. nZVI71 менен DC алып салуу боюнча кээ бир изилдөөлөргө ылайык, nZVI H2O менен реакцияга киргенде, электрондор бошотулуп, андан кийин H+ жогорку калыбына келүүчү активдүү суутек өндүрүү үчүн колдонулат. Акырында, кээ бир катиондук бирикмелер активдүү суутектен электрондорду кабыл алып, натыйжада -C=N жана -C=C- пайда болот, бул бензол шакекчесинин бөлүнүшүнө байланыштуу.
Посттун убактысы: Ноябр-14-2022