Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik. İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında məhdud CSS dəstəyi var. Ən yaxşı təcrübə üçün yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyinizi (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq Rejimini deaktiv etməyinizi) tövsiyə edirik. Bu vaxt ərzində davamlı dəstəyi təmin etmək üçün saytı stillər və JavaScript olmadan render edəcəyik.
Bu işdə, daha az zərərli kimyəvi sintez kimi "yaşıl" kimya prinsiplərinə uyğun olaraq, Sophora sarımtıl yarpaq ekstraktından reduksiyaedici və stabilizator kimi istifadə edərək sadə və ekoloji cəhətdən təmiz prosedurdan istifadə edərək ilk dəfə rGO/nZVI kompozitləri sintez edilmişdir. Kompozitlərin uğurlu sintezini təsdiqləmək üçün SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR və zeta potensialı kimi bir neçə alətdən istifadə edilmişdir ki, bu da uğurlu kompozit istehsalını göstərir. rGO və nZVI arasındakı sinergetik təsiri araşdırmaq üçün antibiotik doksisiklinin müxtəlif başlanğıc konsentrasiyalarında yeni kompozitlərin və təmiz nZVI-nin çıxarma qabiliyyəti müqayisə edilmişdir. 25 mq L-1, 25°C və 0,05 q çıxarılma şəraitində təmiz nZVI-nin adsorbsiya çıxarma sürəti 90%, rGO/nZVI kompoziti tərəfindən doksisiklinin adsorbsiya çıxarma sürəti isə 94,6%-ə çatmışdır ki, bu da nZVI və rGO-nun olduğunu təsdiqləyir. Adsorbsiya prosesi psevdoikinci sıraya uyğundur və 25 °C və pH 7-də maksimum adsorbsiya tutumu 31,61 mq g-1 olan Freundlix modeli ilə yaxşı uyğunluq təşkil edir. DC-nin çıxarılması üçün ağlabatan bir mexanizm təklif edilmişdir. Bundan əlavə, altı ardıcıl regenerasiya dövründən sonra rGO/nZVI kompozitinin təkrar istifadə edilə bilməsi 60% təşkil etmişdir.
Suyun qıtlığı və çirklənməsi hazırda bütün ölkələr üçün ciddi təhlükə yaradır. Son illərdə COVID-19 pandemiyası dövründə istehsal və istehlakın artması səbəbindən suyun çirklənməsi, xüsusən də antibiotik çirklənməsi artmışdır1,2,3. Buna görə də, çirkab sularında antibiotiklərin aradan qaldırılması üçün effektiv bir texnologiyanın hazırlanması təcili bir vəzifədir.
Tetrasiklin qrupundan olan davamlı yarı sintetik antibiotiklərdən biri doksisiklin (DC)4,5-dir. Yeraltı və səth sularındakı DC qalıqlarının metabolizə olunmadığı, yalnız 20-50%-nin metabolizə olunduğu və qalan hissəsinin ətraf mühitə buraxıldığı və ciddi ekoloji və sağlamlıq problemlərinə səbəb olduğu bildirilib6.
Aşağı səviyyələrdə DC-yə məruz qalma su fotosintetik mikroorqanizmlərini öldürə, antimikrob bakteriyaların yayılmasını təhdid edə və antimikrob müqavimətini artıra bilər, buna görə də bu çirkləndirici çirkab sularından təmizlənməlidir. DC-nin suda təbii parçalanması çox yavaş bir prosesdir. Fotoliz, bioparçalanma və adsorbsiya kimi fiziki-kimyəvi proseslər yalnız aşağı konsentrasiyalarda və çox aşağı sürətlə parçalana bilər7,8. Lakin ən iqtisadi, sadə, ekoloji cəhətdən təmiz, asan idarə olunan və səmərəli metod adsorbsiyadır9,10.
Nano sıfır valentli dəmir (nZVI) metronidazol, diazepam, siprofloksasin, xloramfenikol və tetrasiklin də daxil olmaqla bir çox antibiotiki sudan təmizləyə bilən çox güclü bir materialdır. Bu qabiliyyət nZVI-nin yüksək reaktivlik, böyük səth sahəsi və çoxsaylı xarici bağlanma sahələri kimi heyrətamiz xüsusiyyətlərinə bağlıdır11. Lakin, nZVI, van der Wells qüvvələri və yüksək maqnit xüsusiyyətləri səbəbindən sulu mühitdə aqreqasiyaya meyllidir ki, bu da nZVI10,12-nin reaktivliyini maneə törədən oksid təbəqələrinin əmələ gəlməsi səbəbindən çirkləndiricilərin təmizlənməsində effektivliyini azaldır. nZVI hissəciklərinin aqlomerasiyası onların səthlərini səthi aktiv maddələr və polimerlərlə dəyişdirməklə və ya onları kompozitlər şəklində digər nanomateriallarla birləşdirməklə azaldıla bilər ki, bu da onların ətraf mühitdə sabitliyini artırmaq üçün əlverişli bir yanaşma olduğunu sübut etmişdir13,14.
Qrafen, pətək qəfəsində düzülmüş sp2-hibridləşdirilmiş karbon atomlarından ibarət ikiölçülü karbon nanomaterialıdır. Geniş səth sahəsinə, əhəmiyyətli mexaniki möhkəmliyə, əla elektrokatalitik aktivliyə, yüksək istilik keçiriciliyinə, sürətli elektron hərəkətliliyinə və səthində qeyri-üzvi nanopartikulları dəstəkləmək üçün uyğun daşıyıcı materiala malikdir. Metal nanopartikulların və qrafenin birləşməsi hər bir materialın fərdi faydalarını xeyli üstələyir və üstün fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə görə daha səmərəli su təmizlənməsi üçün nanopartikulların optimal paylanmasını təmin edir15.
Bitki ekstraktları, mövcud, ucuz, bir mərhələli, ekoloji cəhətdən təhlükəsiz və reduksiyaedici maddələr kimi istifadə edilə bildiyinə görə, reduksiya olunmuş qrafen oksidi (rGO) və nZVI sintezində geniş istifadə olunan zərərli kimyəvi reduksiyaedici maddələrə ən yaxşı alternativdir. Flavonoidlər və fenol birləşmələri kimi, onlar da stabilizator kimi çıxış edir. Buna görə də, bu tədqiqatda rGO/nZVI kompozitlərinin sintezi üçün bərpaedici və bağlama agenti kimi Atriplex halimus L. yarpaq ekstraktı istifadə edilmişdir. Amaranthaceae ailəsindən olan Atriplex halimus, geniş coğrafi əraziyə malik azotsevər çoxillik koldur16.
Mövcud ədəbiyyata görə, Atriplex halimus (A. halimus) ilk dəfə iqtisadi və ekoloji cəhətdən təmiz sintez metodu kimi rGO/nZVI kompozitlərinin hazırlanmasında istifadə edilmişdir. Beləliklə, bu işin məqsədi dörd hissədən ibarətdir: (1) A. halimus su yarpağı ekstraktından istifadə edərək rGO/nZVI və valideyn nZVI kompozitlərinin fitosintezi, (2) fitosintez edilmiş kompozitlərin uğurlu istehsalını təsdiqləmək üçün birdən çox metoddan istifadə edərək xarakteristikası, (3) doksisiklin antibiotiklərinin üzvi çirkləndiricilərinin müxtəlif reaksiya parametrləri altında adsorbsiyası və təmizlənməsində rGO və nZVI-nin sinergetik təsirini öyrənmək, adsorbsiya prosesinin şərtlərini optimallaşdırmaq, (3) emal dövründən sonra müxtəlif davamlı emallarda kompozit materialları araşdırmaq.
Doksisiklin hidroxlorid (DC, MM = 480.90, kimyəvi formul C22H24N2O·HCl, 98%), dəmir xlorid heksahidrat (FeCl3.6H2O, 97%), ABŞ-ın Sigma-Aldrich şirkətindən alınmış qrafit tozu. Natrium hidroksid (NaOH, 97%), etanol (C2H5OH, 99.9%) və xlorid turşusu (HCl, 37%) ABŞ-ın Merck şirkətindən alınmışdır. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 və MgCl2 isə Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. şirkətindən alınmışdır. Bütün reagentlər yüksək analitik təmizliyə malikdir. Bütün sulu məhlulların hazırlanması üçün ikiqat distillə edilmiş su istifadə edilmişdir.
A. halimusun nümunəvi nümunələri Nil Deltasında və Misirin Aralıq dənizi sahillərindəki təbii yaşayış yerlərindən toplanmışdır. Bitki materialları müvafiq milli və beynəlxalq qaydalara uyğun olaraq toplanmışdır17. Professor Manal Fəvzi Boulos18-ə uyğun olaraq bitki nümunələrini müəyyən etmişdir və İsgəndəriyyə Universitetinin Ətraf Mühit Elmləri Departamenti tədqiq olunan bitki növlərinin elmi məqsədlər üçün toplanmasına icazə verir. Nümunə vauçerləri Tanta Universiteti Herbarisində (TANE), 14 122–14 127 nömrəli vauçerlərdə saxlanılır. Bu vauçerlər çökmüş materiallara çıxışı təmin edən ictimai herbari hesab olunur. Bundan əlavə, toz və ya çirki təmizləmək üçün bitkinin yarpaqlarını kiçik parçalara ayırın, 3 dəfə kran və distillə edilmiş su ilə yuyun və sonra 50°C-də qurudun. Bitki əzilmiş, 5 q incə toz 100 ml distillə edilmiş suya batırılmış və ekstrakt əldə etmək üçün 70°C-də 20 dəqiqə qarışdırılmışdır. Əldə edilən Bacillus nicotianae ekstraktı Whatman filtr kağızından süzülmüş və sonrakı istifadə üçün təmiz və sterilizasiya olunmuş borularda 4°C-də saxlanılmışdır.
Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, GO modifikasiya olunmuş Hummers metodu ilə qrafit tozundan hazırlanmışdır. 10 mq GO tozu 50 ml deionlaşdırılmış suda 30 dəqiqə ərzində ultrasəs təsiri altında həll edilmiş və sonra 0,9 q FeCl3 və 2,9 q NaAc 60 dəqiqə ərzində qarışdırılmışdır. Qarışdırılmış məhlula 20 ml atripleks yarpaq ekstraktı əlavə edilərək qarışdırılmış və 80°C-də 8 saat saxlanılmışdır. Nəticədə qara suspenziya süzülmüşdür. Hazırlanmış nanokompozitlər etanol və iki distillə edilmiş su ilə yuyulmuş və sonra 50°C-də vakuum sobasında 12 saat qurudulmuşdur.
Atriplex halimus ekstraktından istifadə edərək çirklənmiş sudan DC antibiotiklərinin çıxarılması və rGO/nZVI və nZVI komplekslərinin yaşıl sintezinin sxematik və rəqəmsal fotoşəkilləri.
Qısaca olaraq, Şəkil 1-də göstərildiyi kimi, 0,05 M Fe3+ ionları olan 10 ml dəmir xlorid məhlulu 20 ml acı yarpaq ekstraktı məhluluna damcı şəklində 60 dəqiqə ərzində orta dərəcədə qızdırılıb qarışdırılaraq əlavə edildi və sonra məhlul qara hissəciklər əmələ gətirmək üçün 14000 dövr/dəq (Hermle, 15000 dövr/dəq) sürətlə 15 dəqiqə santrifüq edildi, sonra bunlar etanol və distillə edilmiş su ilə 3 dəfə yuyuldu və sonra 60°C-də vakuum sobasında bir gecə quruduldu.
Bitki sintezi ilə əldə edilən rGO/nZVI və nZVI kompozitləri 200-800 nm skanlama diapazonunda UB-görünən spektroskopiya (T70/T80 seriyalı UV/Vis spektrofotometrləri, PG Instruments Ltd, Böyük Britaniya) ilə xarakterizə edilmişdir. rGO/nZVI və nZVI kompozitlərinin topoqrafiyasını və ölçü paylanmasını təhlil etmək üçün TEM spektroskopiyasından (JOEL, JEM-2100F, Yaponiya, sürətləndirici gərginlik 200 kV) istifadə edilmişdir. Bərpa və sabitləşdirmə prosesindən məsul olan bitki ekstraktlarında iştirak edə biləcək funksional qrupları qiymətləndirmək üçün FT-IR spektroskopiyası aparılmışdır (4000-600 sm-1 diapazonunda JASCO spektrometri). Bundan əlavə, sintez edilmiş nanomaterialların səth yükünü öyrənmək üçün zeta potensial analizatorundan (Zetasizer Nano ZS Malvern) istifadə edilmişdir. Toz halındakı nanomaterialların rentgen difraksiya ölçmələri üçün 20°-dən 80°-yə qədər 2θ diapazonunda cərəyan (40 mA), gərginlik (45 kV) və CuKa1 şüalanması (\(\lambda =\ ) 1.54056 Ao) ilə işləyən rentgen difraktometrindən (X'PERT PRO, Hollandiya) istifadə edilmişdir. Enerji dispersiyaedici rentgen spektrometri (EDX) (model JEOL JSM-IT100) XPS-də -10-dan 1350 eV-ə qədər Al K-α monoxromatik rentgen şüalarını toplayarkən element tərkibini öyrənməkdən məsul idi, ləkə ölçüsü 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, ABŞ), tam spektrin ötürmə enerjisi 200 eV, dar spektr isə 50 eV-dir. Toz nümunəsi nümunə tutucusuna basılır və vakuum kamerasına yerləşdirilir. Bağlantı enerjisini təyin etmək üçün 284.58 eV-də C1s spektri istinad kimi istifadə edilmişdir.
Sintez edilmiş rGO/nZVI nanokompozitlərinin sulu məhlullardan doksisiklinin (DC) çıxarılmasında effektivliyini yoxlamaq üçün adsorbsiya təcrübələri aparılmışdır. Adsorbsiya təcrübələri 25 ml Erlenmeyer kolbalarında 200 dövr/dəq silkələmə sürəti ilə 298 K temperaturda orbital silkələyicidə (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) aparılmışdır. DC əsas məhlulu (1000 ppm) iki distillə edilmiş su ilə durulaşdırılaraq aparılmışdır. rGO/nSVI dozasının adsorbsiya səmərəliliyinə təsirini qiymətləndirmək üçün 20 ml DC məhluluna müxtəlif çəkilərdə (0,01–0,07 q) nanokompozitlər əlavə edilmişdir. Kinetikanı və adsorbsiya izotermlərini öyrənmək üçün 0,05 q adsorbent ilkin konsentrasiyalı (25–100 mq L–1) CD-nin sulu məhluluna batırılmışdır. pH-ın DC-nin xaric edilməsinə təsiri pH-da (3–11) və 25°C-də 50 mq L-1 ilkin konsentrasiyasında öyrənilmişdir. Sistemin pH-nı az miqdarda HCl və ya NaOH məhlulu (Crison pH metr, pH metr, pH 25) əlavə etməklə tənzimləyin. Bundan əlavə, reaksiya temperaturunun 25-55°C diapazonunda adsorbsiya təcrübələrinə təsiri araşdırılmışdır. İon gücünün adsorbsiya prosesinə təsiri, 50 mq L-1, pH 3 və 7), 25°C ilkin DC konsentrasiyasında müxtəlif konsentrasiyalı NaCl (0,01–4 mol L-1) və 0,05 q adsorbent dozası əlavə etməklə öyrənilmişdir. Adsorbsiya olunmayan DC-nin adsorbsiyası, maksimum dalğa uzunluqları (λmax) 270 və 350 nm olan 1,0 sm yol uzunluğunda kvars küvetləri ilə təchiz olunmuş ikili şüalı UV-Vis spektrofotometri (T70/T80 seriyası, PG Instruments Ltd, Böyük Britaniya) istifadə edilərək ölçüldü. DC antibiotiklərinin faizlə çıxarılması (R%; Eq. 1) və DC-nin adsorbsiya miqdarı, qt, Eq. 2 (mq/q) aşağıdakı tənlikdən istifadə edilərək ölçüldü.
burada %R DC çıxarma qabiliyyətidir (%), Co 0 vaxtında ilkin DC konsentrasiyasıdır və C müvafiq olaraq t vaxtında DC konsentrasiyasıdır (mq L-1).
burada qe adsorbentin vahid kütləsinə adsorbsiya olunmuş DC miqdarıdır (mq g-1), Co və Ce müvafiq olaraq sıfır zamanda və tarazlıqda konsentrasiyalardır (mq l-1), V məhlulun həcmidir (l) və m adsorbsiya kütləsi reagentidir (q).
SEM şəkilləri (Şəkil 2A–C) səthində bərabər şəkildə səpələnmiş sferik dəmir nanopartikulları olan rGO/nZVI kompozitinin lamellar morfologiyasını göstərir ki, bu da nZVI NP-lərinin rGO səthinə uğurla yapışmasını göstərir. Bundan əlavə, rGO yarpağında bəzi qırışlar var ki, bu da A. halimus GO-nun bərpası ilə eyni vaxtda oksigen tərkibli qrupların çıxarılmasını təsdiqləyir. Bu böyük qırışlar dəmir NP-lərinin aktiv yüklənməsi üçün yer kimi çıxış edir. nZVI şəkilləri (Şəkil 2D-F) sferik dəmir NP-lərin çox səpələnmiş və aqreqasiya olunmadığını göstərdi ki, bu da bitki ekstraktının botanik komponentlərinin örtük təbiəti ilə əlaqədardır. Hissəcik ölçüsü 15-26 nm arasında dəyişirdi. Lakin, bəzi bölgələrdə nZVI-nin yüksək effektiv adsorbsiya qabiliyyətini təmin edə bilən qabarıqlıqlar və boşluqlar quruluşuna malik mezoməsaməli morfologiya mövcuddur, çünki onlar nZVI səthində DC molekullarını tutma ehtimalını artıra bilər. Rosa Damask ekstraktı nZVI sintezi üçün istifadə edildikdə, əldə edilən NP-lər qeyri-bərabər, boşluqlara və müxtəlif formalara malik idi ki, bu da onların Cr(VI) adsorbsiyasında səmərəliliyini azaltdı və reaksiya müddətini artırdı 23. Nəticələr əsasən müxtəlif nanometr ölçülərinə malik, aşkar aqlomerasiya olmadan sferik nanopartiküllər olan palıd və tut yarpaqlarından sintez edilən nZVI ilə uyğun gəlir.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) kompozitlərinin SEM şəkilləri və nZVI/rGO (G) və nZVI (H) kompozitlərinin EDX nümunələri.
Bitki mənşəli sintez edilmiş rGO/nZVI və nZVI kompozitlərinin elementar tərkibi EDX istifadə edilərək öyrənilmişdir (Şəkil 2G, H). Tədqiqatlar göstərir ki, nZVI karbondan (kütlə üzrə 38,29%), oksigendən (kütlə üzrə 47,41%) və dəmirdən (kütlə üzrə 11,84%) ibarətdir, lakin bitki ekstraktlarından əldə edilə bilən fosfor24 kimi digər elementlər də mövcuddur. Bundan əlavə, karbon və oksigenin yüksək faizi yeraltı nZVI nümunələrində bitki ekstraktlarından alınan fitokimyəvi maddələrin olması ilə əlaqədardır. Bu elementlər rGO üzərində bərabər paylanmışdır, lakin fərqli nisbətlərdə: C (39,16 çəki %), O (46,98 çəki %) və Fe (10,99 çəki %), EDX rGO/nZVI həmçinin bitki ekstraktları ilə əlaqəli ola bilən S kimi digər elementlərin də mövcudluğunu göstərir. A. halimus istifadə edərək rGO/nZVI kompozitindəki mövcud C:O nisbəti və dəmir tərkibi evkalipt yarpağı ekstraktından daha yaxşıdır, çünki o, C (23.44 çəki), O (68.29 çəki%) və Fe (8.27 çəki%) tərkibini xarakterizə edir. 25. Nataša və digərləri, 2022-ci ildə palıd və tut yarpaqlarından sintez edilmiş nZVI-nin oxşar elementar tərkibini bildirmiş və yarpaq ekstraktında olan polifenol qruplarının və digər molekulların reduksiya prosesindən məsul olduğunu təsdiqləmişdir.
Bitkilərdə sintez edilən nZVI-nin morfologiyası (Şəkil S2A, B) sferik və qismən qeyri-müntəzəm idi, orta hissəcik ölçüsü 23.09 ± 3.54 nm idi, lakin van der Waals qüvvələri və ferromaqnetizm səbəbindən zəncirvari aqreqatlar müşahidə edildi. Əsasən dənəvər və sferik hissəcik forması SEM nəticələri ilə yaxşı uyğunluq təşkil edir. Oxşar müşahidə Abdelfatah və digərləri tərəfindən 2021-ci ildə nZVI11 sintezində kastor paxlası yarpağı ekstraktı istifadə edildikdə aşkar edilmişdir. nZVI-də reduksiyaedici maddə kimi istifadə edilən Ruelas tuberosa yarpaq ekstraktı NP-ləri də diametri 20 ilə 40 nm26 arasında olan sferik formaya malikdir.
Hibrid rGO/nZVI kompozit TEM şəkilləri (Şəkil S2C-D) göstərdi ki, rGO, nZVI NP-ləri üçün çoxsaylı yükləmə sahələri təmin edən kənar qatlar və qırışlar olan bazal müstəvidir; bu lamellar morfologiyası da rGO-nun uğurlu istehsalını təsdiqləyir. Bundan əlavə, nZVI NP-ləri 5,32 nm-dən 27 nm-ə qədər hissəcik ölçüləri ilə sferik formaya malikdir və demək olar ki, vahid dispersiya ilə rGO təbəqəsinə yerləşdirilib. Fe NP-ləri/rGO-nu sintez etmək üçün evkalipt yarpağı ekstraktı istifadə edilmişdir; TEM nəticələri həmçinin rGO təbəqəsindəki qırışların təmiz Fe NP-lərindən daha çox Fe NP-lərinin dispersiyasını yaxşılaşdırdığını və kompozitlərin reaktivliyini artırdığını təsdiqlədi. Oxşar nəticələr Bagheri və digərləri tərəfindən təxminən 17,70 nm orta dəmir nanohissəcik ölçüsü ilə ultrasəs texnikaları istifadə edilərək kompozit hazırlandıqda əldə edilmişdir. 28
A. halimus, nZVI, GO, rGO və rGO/nZVI kompozitlərinin FTIR spektrləri Şəkil 3A-da göstərilmişdir. A. halimus yarpaqlarında səth funksional qruplarının olması polifenollara uyğun gələn 3336 sm-1-də və zülal tərəfindən istehsal edilən karbonil qruplarına uyğun gələn 1244 sm-1-də müşahidə olunur. 2918 sm-1-də alkanlar, 1647 sm-1-də alkenlər və 1030 sm-1-də CO-O-CO uzantıları kimi digər qruplar da müşahidə edilmişdir ki, bu da möhürləyici maddələr kimi çıxış edən və Fe2+-dan Fe0-a və GO-dan rGO29-a bərpa üçün məsul olan bitki komponentlərinin mövcudluğunu göstərir. Ümumiyyətlə, nZVI spektrləri acı şəkərlərlə eyni udma zirvələrini göstərir, lakin bir qədər dəyişmiş mövqedədir. 3244 sm-1-də OH dartılma vibrasiyaları (fenollar) ilə əlaqəli intensiv bir zolaq görünür, 1615-də pik C=C-yə uyğun gəlir və 1546 və 1011 sm-1-də zolaqlar C=O-nun (polifenollar və flavonoidlər) dartılması səbəbindən yaranır, aromatik aminlərin CN-qrupları və alifatik aminlər də müvafiq olaraq 1310 sm-1 və 1190 sm-1-də müşahidə edilmişdir13. GO-nun FTIR spektri, 1041 sm-1-də alkoksi (CO) dartılma zolağı, 1291 sm-1-də epoksi (CO) dartılma zolağı, C=O dartılması da daxil olmaqla bir çox yüksək intensivlikli oksigen tərkibli qrupların mövcudluğunu göstərir. 1619 sm-1-də C=C dartılma vibrasiya zolağı, 1708 sm-1-də bir zolaq və 3384 sm-1-də geniş OH qrup dartılma vibrasiya zolağı meydana çıxdı ki, bu da qrafit prosesini uğurla oksidləşdirən təkmilləşdirilmiş Hummers metodu ilə təsdiqlənir. rGO və rGO/nZVI kompozitlərini GO spektrləri ilə müqayisə edərkən, 3270 sm-1-də OH kimi bəzi oksigen tərkibli qrupların intensivliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalır, digərləri, məsələn, 1729 sm-1-də C=O isə tamamilə azalır. Bu da A. halimus ekstraktı tərəfindən GO-da oksigen tərkibli funksional qrupların uğurla çıxarılmasını göstərir. C=C gərginliyində rGO-nun yeni kəskin xarakterik pikləri 1560 və 1405 sm-1 ətrafında müşahidə olunur ki, bu da GO-nun rGO-ya reduksiyasını təsdiqləyir. 1043-dən 1015 sm-1-ə və 982-dən 918 sm-1-ə qədər dəyişikliklər müşahidə edildi, ehtimal ki, bitki materialının daxil edilməsi ilə əlaqədardır31,32. Weng və digərləri, 2018-ci ildə də GO-da oksigenləşdirilmiş funksional qrupların əhəmiyyətli dərəcədə zəiflədiyini müşahidə etdilər ki, bu da bioreduksiya yolu ilə rGO-nun uğurlu əmələ gəlməsini təsdiqləyir, çünki reduksiya olunmuş dəmir qrafen oksid kompozitlərini sintez etmək üçün istifadə edilən evkalipt yarpağı ekstraktları bitki komponent funksional qruplarının daha yaxın FTIR spektrlərini göstərdi.33.
A. Qalliumun FTIR spektri, nZVI, rGO, GO, kompozit rGO/nZVI (A). rGO, GO, nZVI və rGO/nZVI kompozitlərinin rentgenoqrafiyası (B).
rGO/nZVI və nZVI kompozitlərinin əmələ gəlməsi əsasən rentgen difraksiyası nümunələri ilə təsdiqlənmişdir (Şəkil 3B). 2Ɵ 44.5°-də yüksək intensivlikli Fe0 pik müşahidə edilmişdir ki, bu da (110) indeksinə uyğundur (JCPDS № 06–0696)11. (311) müstəvisinin 35.1°-dəki başqa bir pik maqnetit Fe3O4-ə aid edilir, 63.2° ϒ-FeOOH-un olması səbəbindən (440) müstəvisinin Miller indeksi ilə əlaqələndirilə bilər (JCPDS № 17-0536)34. GO-nun rentgen nümunəsi 2Ɵ 10.3°-də kəskin pik və 21.1°-də başqa bir pik göstərir ki, bu da qrafitin tam aşınmasını göstərir və GO35 səthində oksigen tərkibli qrupların mövcudluğunu vurğulayır. rGO və rGO/nZVI kompozit nümunələri, rGO və rGO/nZVI kompozitləri üçün müvafiq olaraq 2Ɵ 22.17 və 24.7°-də xarakterik GO piklərinin yoxa çıxmasını və geniş rGO piklərinin əmələ gəlməsini qeydə aldı ki, bu da bitki ekstraktları tərəfindən GO-nun uğurlu bərpasını təsdiqlədi. Lakin, kompozit rGO/nZVI nümunəsində, Fe0 (110) və bcc Fe0 (200) qəfəs müstəvisi ilə əlaqəli əlavə piklər müvafiq olaraq 44.9\(^\circ\) və 65.22\(^\circ\)-də müşahidə edildi.
Zeta potensialı, hissəciyin səthinə yapışmış ion təbəqəsi ilə materialın elektrostatik xüsusiyyətlərini təyin edən və onun sabitliyini ölçən sulu məhlul arasındakı potensialdır37. Bitki mənşəli sintez edilmiş nZVI, GO və rGO/nZVI kompozitlərinin Zeta potensial təhlili, Şəkil S1A-C-də göstərildiyi kimi, səthlərində müvafiq olaraq -20.8, -22 və -27.4 mV mənfi yüklərin olması səbəbindən onların sabitliyini göstərdi. Bu cür nəticələr, zeta potensial dəyərləri -25 mV-dən az olan hissəciklər ehtiva edən məhlulların ümumiyyətlə bu hissəciklər arasında elektrostatik itələmə səbəbindən yüksək dərəcədə sabitlik göstərdiyini qeyd edən bir neçə hesabatla uyğun gəlir. rGO və nZVI-nin birləşməsi kompozitin daha çox mənfi yük əldə etməsinə imkan verir və beləliklə, təkcə GO və ya nZVI-dən daha yüksək sabitliyə malikdir. Buna görə də, elektrostatik itələmə fenomeni sabit rGO/nZVI39 kompozitlərinin əmələ gəlməsinə səbəb olacaq. GO-nun mənfi səthi onun sulu mühitdə aqlomerasiya olmadan bərabər şəkildə yayılmasına imkan verir ki, bu da nZVI ilə qarşılıqlı təsir üçün əlverişli şərait yaradır. Mənfi yük acı qovun ekstraktında müxtəlif funksional qrupların olması ilə əlaqələndirilə bilər ki, bu da GO ilə dəmir prekursorları ilə bitki ekstraktı arasında qarşılıqlı təsirin müvafiq olaraq rGO və nZVI və rGO/nZVI kompleksinin əmələ gəlməsini təsdiqləyir. Bu bitki birləşmələri həmçinin örtücü maddələr kimi çıxış edə bilər, çünki onlar əmələ gələn nanopartikulların aqreqasiyasının qarşısını alır və beləliklə, onların sabitliyini artırır40.
nZVI və rGO/nZVI kompozitlərinin element tərkibi və valentlik vəziyyətləri XPS ilə təyin edilmişdir (Şəkil 4). Ümumi XPS tədqiqatı göstərdi ki, rGO/nZVI kompoziti əsasən C, O və Fe elementlərindən ibarətdir ki, bu da EDS xəritələşdirməsinə uyğundur (Şəkil 4F–H). C1s spektri müvafiq olaraq CC, CO və C=O-nu təmsil edən 284.59 eV, 286.21 eV və 288.21 eV-də üç zirvədən ibarətdir. O1s spektri müvafiq olaraq O=CO, CO və NO qruplarına aid edilən 531.17 eV, 532.97 eV və 535.45 eV daxil olmaqla üç zirvəyə bölünmüşdür. Lakin, 710.43, 714.57 və 724.79 eV-dəki zirvələr müvafiq olaraq Fe 2p3/2, Fe+3 və Fe p1/2-yə aiddir. nZVI-nin XPS spektrləri (Şəkil 4C-E) C, O və Fe elementləri üçün piklər göstərmişdir. 284.77, 286.25 və 287.62 eV-dəki piklər müvafiq olaraq CC, C-OH və CO-ya aid olduqları üçün dəmir-karbon ərintilərinin mövcudluğunu təsdiqləyir. O1s spektri üç pikə uyğun gəlirdi: C–O/dəmir karbonat (531.19 eV), hidroksil radikalı (532.4 eV) və O–C=O (533.47 eV). 719.6-dakı pik Fe0-a aid edilir, FeOOH isə 717.3 və 723.7 eV-də piklər göstərir, əlavə olaraq, 725.8 eV-dəki pik Fe2O342.43-ün mövcudluğunu göstərir.
Müvafiq olaraq nZVI və rGO/nZVI kompozitlərinin XPS tədqiqatları (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D) və O1s (E) və rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) kompozitlərinin tam spektrləri.
N2 adsorbsiya/desorbsiya izotermi (Şəkil 5A, B) göstərir ki, nZVI və rGO/nZVI kompozitləri II tipə aiddir. Bundan əlavə, rGO ilə korlamadan sonra nZVI-nin xüsusi səth sahəsi (SBET) 47.4549-dan 152.52 m2/q-a qədər artmışdır. Bu nəticə, rGO korlamadan sonra nZVI-nin maqnit xüsusiyyətlərinin azalması və bununla da hissəciklərin aqreqasiyasının azalması və kompozitlərin səth sahəsinin artması ilə izah edilə bilər. Bundan əlavə, Şəkil 5C-də göstərildiyi kimi, rGO/nZVI kompozitinin məsamə həcmi (8.94 nm) orijinal nZVI-nin (2.873 nm) həcmindən daha yüksəkdir. Bu nəticə El-Monaem və digərləri ilə uzlaşır. 45.
İlkin konsentrasiyanın artmasından asılı olaraq rGO/nZVI kompozitləri ilə orijinal nZVI arasında DC-ni aradan qaldırmaq üçün adsorbsiya qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün müxtəlif ilkin konsentrasiyalarda DC-yə hər bir adsorbentdən sabit doza (0,05 q) əlavə etməklə müqayisə aparılmışdır. Tədqiq olunmuş məhlul [25]. 25°C-də –100 mq/l–1]. Nəticələr göstərdi ki, rGO/nZVI kompozitinin aradan qaldırma səmərəliliyi (94,6%) daha aşağı konsentrasiyada (25 mq L-1) orijinal nZVI-dən (90%) daha yüksəkdir. Lakin, başlanğıc konsentrasiyası 100 mq L-1-ə qədər artırıldıqda, rGO/nZVI və valideyn nZVI-nin aradan qaldırma səmərəliliyi müvafiq olaraq 70% və 65%-ə düşdü (Şəkil 6A), bu da daha az aktiv sahə və nZVI hissəciklərinin parçalanması ilə əlaqəli ola bilər. Əksinə, rGO/nZVI DC-nin çıxarılmasında daha yüksək səmərəlilik göstərdi ki, bu da rGO və nZVI arasında sinergetik təsirlə əlaqəli ola bilər, burada adsorbsiya üçün mövcud olan sabit aktiv mərkəzlər daha yüksəkdir və rGO/nZVI halında, bütöv nZVI-dən daha çox DC adsorbsiya edilə bilər. Bundan əlavə, Şəkil 6B-də göstərilir ki, rGO/nZVI və nZVI kompozitlərinin adsorbsiya qabiliyyəti müvafiq olaraq 9,4 mq/q-dan 30 mq/q-a və 9 mq/q-a qədər artmış, ilkin konsentrasiyanın 25–100 mq/L-1,1-dən 28,73 mq/q-1-ə qədər artması müşahidə edilmişdir. Buna görə də, DC-nin çıxarılma sürəti ilkin DC konsentrasiyası ilə mənfi korrelyasiyaya uğramışdır ki, bu da hər bir adsorbent tərəfindən məhluldakı DC-nin adsorbsiyası və çıxarılması üçün dəstəklənən reaksiya mərkəzlərinin məhdud sayı ilə əlaqədardır. Beləliklə, bu nəticələrdən belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, rGO/nZVI kompozitləri daha yüksək adsorbsiya və reduksiya səmərəliliyinə malikdir və rGO/nZVI tərkibindəki rGO həm adsorbent, həm də daşıyıcı material kimi istifadə edilə bilər.
rGO/nZVI və nZVI kompozitləri üçün çıxarma səmərəliliyi və DC adsorbsiya qabiliyyəti (A, B) [Co = 25 mq l-1–100 mq l-1, T = 25 °C, doz = 0,05 q], pH idi. rGO/nZVI kompozitləri üzərində adsorbsiya qabiliyyəti və DC çıxarma səmərəliliyi (C) [Co = 50 mq L–1, pH = 3–11, T = 25 °C, doz = 0,05 q] idi.
Məhlulun pH dəyəri adsorbsiya proseslərinin öyrənilməsində mühüm amildir, çünki o, adsorbentin ionlaşma, spesifikləşmə və ionlaşma dərəcəsinə təsir göstərir. Təcrübə 25°C-də sabit adsorbent dozası (0,05 q) və pH diapazonunda (3-11) 50 mq L-1 ilkin konsentrasiyası ilə aparılmışdır. Ədəbiyyat icmalına görə46, DC müxtəlif pH səviyyələrində bir neçə ionlaşa bilən funksional qrupa (fenollar, amin qrupları, spirtlər) malik amfifil molekuldur. Nəticədə, rGO/nZVI kompozitinin səthindəki DC-nin müxtəlif funksiyaları və əlaqəli strukturlar elektrostatik şəkildə qarşılıqlı təsir göstərə bilər və kationlar, zvitterionlar və anionlar şəklində mövcud ola bilər, DC molekulu pH < 3.3-də kation (DCH3+), zvitterion (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 və anion (DCH− və ya DC2−) şəklində pH 7.7-də mövcuddur. Nəticədə, rGO/nZVI kompozitinin səthindəki DC-nin müxtəlif funksiyaları və əlaqəli strukturlar elektrostatik şəkildə qarşılıqlı təsir göstərə bilər və kationlar, zvitterionlar və anionlar şəklində mövcud ola bilər, DC molekulu pH < 3.3-də kation (DCH3+), zvitterion (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 və anion (DCH- və ya DC2-) şəklində pH 7.7-də mövcuddur. Nəticədə müxtəlif funksiyaları DK və svyazannıx s nimi struktur na poverxnostikompozita rGO/nZVI ola bilər elektrostaticheskie və suschestvaty bilər vide kationov, tsvitter-ionov və anionov, molekul DK suşçer v aionov, qəbulu
DC-nin sulu məhlulunun adsorbsiyasına temperaturun təsiri (25–55°C) səviyyəsində aparılmışdır. Şəkil 7A-da temperatur artımının DC antibiotiklərinin rGO/nZVI üzərindəki çıxarma səmərəliliyinə təsiri göstərilir, aydındır ki, çıxarma qabiliyyəti və adsorbsiya qabiliyyəti müvafiq olaraq 83,44% və 13,9 mq/q-dan 47% və 7,83 mq/q-a qədər artmışdır. Bu əhəmiyyətli azalma DC ionlarının istilik enerjisinin artması ilə əlaqəli ola bilər ki, bu da desorbsiyaya səbəb olur47.
rGO/nZVI Kompozitlərində CD-nin Təmizləmə Səmərəliliyinə və Adsorbsiya Tutumuna Temperaturun Təsiri (A) [Co = 50 mq L–1, pH = 7, Doza = 0.05 q], Adsorbent Dozasının CD-nin Təmizləmə Səmərəliliyinə və Təmizləmə Səmərəliliyinə İlkin Konsentrasiyanın rGO/nSVI kompozitində DC-nin adsorbsiya tutumuna və təmizlənməsinə təsiri (B) [Co = 50 mq L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mq L–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0.05 q].
Kompozit adsorbent rGO/nZVI dozasının 0,01 q-dan 0,07 q-a qədər artırılmasının təmizlənmə səmərəliliyinə və adsorbsiya qabiliyyətinə təsiri Şəkil 7B-də göstərilmişdir. Adsorbent dozasının artması adsorbsiya qabiliyyətinin 33,43 mq/q-dan 6,74 mq/q-a qədər azalmasına səbəb olmuşdur. Lakin, adsorbent dozasının 0,01 q-dan 0,07 q-a qədər artması ilə təmizlənmə səmərəliliyi 66,8%-dən 96%-ə qədər artır ki, bu da müvafiq olaraq nanokompozit səthində aktiv mərkəzlərin sayının artması ilə əlaqələndirilə bilər.
İlkin konsentrasiyanın adsorbsiya qabiliyyətinə və çıxarılma səmərəliliyinə təsiri [25–100 mq L-1, 25°C, pH 7, doza 0,05 q] öyrənilmişdir. İlkin konsentrasiya 25 mq L-1-dən 100 mq L-1-ə qədər artırıldıqda, rGO/nZVI kompozitinin çıxarılma faizi 94,6%-dən 65%-ə qədər azalmışdır (Şəkil 7C), ehtimal ki, istənilən aktiv sahələrin olmaması ilə əlaqədardır. . DC49-un yüksək konsentrasiyalarını adsorbsiya edir. Digər tərəfdən, ilkin konsentrasiya artdıqca, tarazlıq əldə edilənə qədər adsorbsiya qabiliyyəti də 9,4 mq/q-dan 30 mq/q-a qədər artmışdır (Şəkil 7D). Bu qaçılmaz reaksiya, rGO/nZVI kompozitinin səthinə 50 çatmaq üçün ilkin DC konsentrasiyasının DC ion kütlə ötürmə müqavimətindən daha çox olması ilə hərəkətverici qüvvənin artması ilə əlaqədardır.
Təmas vaxtı və kinetik tədqiqatlar adsorbsiyanın tarazlıq vaxtını anlamağı hədəfləyir. Birincisi, təmas vaxtının ilk 40 dəqiqəsi ərzində adsorbsiya olunmuş DC miqdarı bütün müddət ərzində (100 dəqiqə) adsorbsiya olunmuş ümumi miqdarın təxminən yarısını təşkil edirdi. Məhluldakı DC molekulları toqquşduqda, onların rGO/nZVI kompozitinin səthinə sürətlə miqrasiya etməsinə səbəb olur və nəticədə əhəmiyyətli adsorbsiya yaranır. 40 dəqiqədən sonra DC adsorbsiyası tədricən və yavaş-yavaş artaraq 60 dəqiqədən sonra tarazlıq yaranır (Şəkil 7D). İlk 40 dəqiqə ərzində ağlabatan miqdarda adsorbsiya olunduğundan, DC molekulları ilə toqquşmalar daha az olacaq və adsorbsiya olunmayan molekullar üçün daha az aktiv sahə mövcud olacaq. Buna görə də, adsorbsiya sürəti azaldıla bilər51.
Adsorbsiya kinetikasını daha yaxşı başa düşmək üçün psevdo birinci tərtibli (Şəkil 8A), psevdo ikinci tərtibli (Şəkil 8B) və Eloviç (Şəkil 8C) kinetik modellərinin xətt qrafiklərindən istifadə edilmişdir. Kinetik tədqiqatlardan əldə edilən parametrlərdən (Cədvəl S1) aydın olur ki, psevdoikinci model adsorbsiya kinetikasını təsvir etmək üçün ən yaxşı modeldir, burada R2 dəyəri digər iki modelə nisbətən daha yüksək təyin olunur. Hesablanmış adsorbsiya tutumları (qe, kal) arasında da oxşarlıq var. Psevdoikinci tərtib və eksperimental dəyərlər (qe, eksp.) psevdoikinci tərtibin digər modellərə nisbətən daha yaxşı bir model olduğuna dair daha bir sübutdur. Cədvəl 1-də göstərildiyi kimi, α (ilkin adsorbsiya sürəti) və β (desorbsiya sabiti) dəyərləri adsorbsiya sürətinin desorbsiya sürətindən daha yüksək olduğunu təsdiqləyir və bu da DC-nin rGO/nZVI52 kompozitində effektiv şəkildə adsorbsiya etməyə meylli olduğunu göstərir.
Yalançı ikinci tərtibli (A), yalançı birinci tərtibli (B) və Eloviçin (C) xətti adsorbsiya kinetik qrafikləri [Co = 25–100 mq l–1, pH = 7, T = 25 °C, doz = 0,05 q].
Adsorbsiya izotermlərinin tədqiqi adsorbentin (RGO/nRVI kompozit) müxtəlif adsorbat konsentrasiyalarında (DC) və sistem temperaturlarında adsorbsiya qabiliyyətini müəyyən etməyə kömək edir. Maksimum adsorbsiya qabiliyyəti Langmuir izotermi istifadə edilərək hesablanmışdır ki, bu da adsorbsiyanın homogen olduğunu və adsorbent səthində adsorbat monoqatının əmələ gəlməsini, aralarında qarşılıqlı təsir olmadan göstərdiyini göstərir53. Geniş istifadə edilən digər iki izoterm modeli Freundlix və Temkin modelləridir. Freundlix modeli adsorbsiya qabiliyyətini hesablamaq üçün istifadə edilməsə də, heterojen adsorbsiya prosesini və adsorbentdəki boşluqların fərqli enerjilərə malik olduğunu anlamağa kömək edir, Temkin modeli isə adsorbsiyanın fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərini anlamağa kömək edir54.
Şəkil 9A-C-də müvafiq olaraq Langmuir, Freindlich və Temkin modellərinin xətt qrafikləri göstərilir. Freundlich (Şəkil 9A) və Langmuir (Şəkil 9B) xətt qrafiklərindən hesablanmış və Cədvəl 2-də təqdim edilmiş R2 dəyərləri göstərir ki, rGO/nZVI kompozitində DC adsorbsiyası Freundlich (0.996) və Langmuir (0.988) izoterm modellərini və Temkin (0.985) izləyir. Langmuir izoterm modeli istifadə edilərək hesablanmış maksimum adsorbsiya tutumu (qmax) 31.61 mq g-1 idi. Bundan əlavə, ölçüsüz ayrılma faktorunun (RL) hesablanmış dəyəri 0 ilə 1 arasındadır (0.097), bu da əlverişli adsorbsiya prosesini göstərir. Əks halda, hesablanmış Freundlich sabiti (n = 2.756) bu udma prosesinə üstünlük verdiyini göstərir. Temkin izoterminin xətti modelinə görə (Şəkil 9C), rGO/nZVI kompozitində DC-nin adsorbsiyası fiziki adsorbsiya prosesidir, çünki b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55-dir. Fiziki adsorbsiya adətən zəif van der Waals qüvvələri ilə vasitəçilik edilsə də, rGO/nZVI kompozitlərində birbaşa cərəyan adsorbsiyası aşağı adsorbsiya enerjiləri tələb edir [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B) və Temkin (C) xətti adsorbsiya izotermləri [Co = 25–100 mq L–1, pH = 7, T = 25 °C, doz = 0.05 q]. rGO/nZVI kompozitləri (D) tərəfindən DC adsorbsiyası üçün van't Hoff tənliyinin qrafiki [Co = 25–100 mq l-1, pH = 7, T = 25–55 °C və doz = 0.05 q].
Reaksiya temperaturu dəyişikliyinin rGO/nZVI kompozitlərindən DC çıxarılmasına təsirini qiymətləndirmək üçün entropiya dəyişikliyi (ΔS), entalpiya dəyişikliyi (ΔH) və sərbəst enerji dəyişikliyi (ΔG) kimi termodinamik parametrlər 3 və 458 tənliklərindən hesablanmışdır.
burada \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – termodinamik tarazlıq sabiti, Ce və CAe – məhluldakı rGO, müvafiq olaraq /nZVI səth tarazlığında DC konsentrasiyalarıdır. R və RT müvafiq olaraq qaz sabiti və adsorbsiya temperaturudur. ln Ke-ni 1/T-yə qarşı qrafikə çəkmək, ∆S və ∆H-nin təyin edilə biləcəyi bir düz xətt verir (Şəkil 9D).
Mənfi ΔH dəyəri prosesin ekzotermik olduğunu göstərir. Digər tərəfdən, ΔH dəyəri fiziki adsorbsiya prosesinin daxilindədir. Cədvəl 3-dəki mənfi ΔG dəyərləri adsorbsiyanın mümkün və spontan olduğunu göstərir. ΔS-in mənfi dəyərləri maye sərhədində adsorbent molekullarının yüksək sıralanmasını göstərir (Cədvəl 3).
Cədvəl 4-də rGO/nZVI kompoziti əvvəlki tədqiqatlarda bildirilən digər adsorbentlərlə müqayisə olunur. Aydındır ki, VGO/nCVI kompoziti yüksək adsorbsiya qabiliyyətinə malikdir və DC antibiotiklərinin sudan çıxarılması üçün perspektivli bir material ola bilər. Bundan əlavə, rGO/nZVI kompozitlərinin adsorbsiyası 60 dəqiqəlik tarazlaşma müddəti ilə sürətli bir prosesdir. rGO/nZVI kompozitlərinin əla adsorbsiya xüsusiyyətləri rGO və nZVI-nin sinergetik təsiri ilə izah edilə bilər.
Şəkillər 10A, B, rGO/nZVI və nZVI kompleksləri tərəfindən DC antibiotiklərinin xaric edilməsinin rasional mexanizmini göstərir. pH-ın DC adsorbsiyasının səmərəliliyinə təsiri üzrə aparılan təcrübələrin nəticələrinə görə, pH-ın 3-dən 7-yə qədər artması ilə rGO/nZVI kompozitində DC adsorbsiyası elektrostatik qarşılıqlı təsirlərlə idarə olunmadı, çünki o, zvitterion kimi çıxış etdi; buna görə də pH dəyərindəki dəyişiklik adsorbsiya prosesinə təsir etmədi. Sonradan, adsorbsiya mexanizmi hidrogen rabitəsi, hidrofob təsirlər və rGO/nZVI kompoziti ilə DC66 arasında π-π yığma qarşılıqlı təsirləri kimi qeyri-elektrostatik qarşılıqlı təsirlərlə idarə oluna bilər. Məlumdur ki, laylı qrafenlərin səthlərində aromatik adsorbatların mexanizmi əsas hərəkətverici qüvvə kimi π–π yığma qarşılıqlı təsirləri ilə izah edilmişdir. Kompozit, π-π* keçidi səbəbindən 233 nm-də udma maksimumuna malik qrafenə bənzər laylı bir materialdır. DC adsorbatının molekulyar strukturunda dörd aromatik halqanın mövcudluğuna əsaslanaraq, aromatik DC (π-elektron akseptoru) ilə RGO səthindəki π-elektronlarla zəngin bölgə arasında π-π-yığma qarşılıqlı təsir mexanizminin olduğunu fərz etdik. /nZVI kompozitləri. Bundan əlavə, şəkil 10B-də göstərildiyi kimi, rGO/nZVI kompozitlərinin DC ilə molekulyar qarşılıqlı təsirini öyrənmək üçün FTIR tədqiqatları aparılmışdır və DC adsorbsiyasından sonra rGO/nZVI kompozitlərinin FTIR spektrləri Şəkil 10B-də göstərilmişdir. 10b. 2111 sm-1-də yeni bir pik müşahidə olunur ki, bu da C=C rabitəsinin çərçivə vibrasiyasına uyğundur və bu da 67 rGO/nZVI səthində müvafiq üzvi funksional qrupların mövcudluğunu göstərir. Digər piklər 1561-dən 1548 sm-1-ə və 1399-dan 1360 sm-1-ə dəyişir ki, bu da π-π qarşılıqlı təsirlərinin qrafen və üzvi çirkləndiricilərin adsorbsiyasında mühüm rol oynadığını təsdiqləyir68,69. DC adsorbsiyasından sonra OH kimi bəzi oksigen tərkibli qrupların intensivliyi 3270 sm-1-ə qədər azalıb ki, bu da hidrogen rabitəsinin adsorbsiya mexanizmlərindən biri olduğunu göstərir. Beləliklə, nəticələrə əsasən, rGO/nZVI kompozitində DC adsorbsiyası əsasən π-π yığma qarşılıqlı təsirləri və H-rabitələri səbəbindən baş verir.
DC antibiotiklərinin rGO/nZVI və nZVI kompleksləri tərəfindən adsorbsiyasının rasional mexanizmi (A). rGO/nZVI və nZVI üzərində DC-nin FTIR adsorbsiya spektrləri (B).
nZVI-nin 3244, 1615, 1546 və 1011 sm–1-də udma zolaqlarının intensivliyi nZVI üzərində DC adsorbsiyasından sonra (Şəkil 10B) nZVI ilə müqayisədə artmışdır ki, bu da DC-dəki karboksilik turşu O qruplarının mümkün funksional qrupları ilə qarşılıqlı təsirlə əlaqələndirilməlidir. Lakin, müşahidə olunan bütün zolaqlarda bu aşağı ötürmə faizi, adsorbsiya prosesindən əvvəl nZVI ilə müqayisədə fitosintetik adsorbentin (nZVI) adsorbsiya səmərəliliyində əhəmiyyətli bir dəyişiklik olmadığını göstərir. nZVI71 ilə aparılan bəzi DC çıxarma tədqiqatlarına görə, nZVI H2O ilə reaksiyaya girdikdə elektronlar buraxılır və sonra yüksək dərəcədə reduksiya edilə bilən aktiv hidrogen istehsal etmək üçün H+ istifadə olunur. Nəhayət, bəzi kation birləşmələri aktiv hidrogendən elektron qəbul edir və nəticədə -C=N və -C=C- əmələ gəlir ki, bu da benzol halqasının parçalanması ilə əlaqələndirilir.
Yazı vaxtı: 14 Noyabr 2022