Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com. Jūsu izmantotajai pārlūkprogrammas versijai ir ierobežots CSS atbalsts. Lai nodrošinātu vislabāko pieredzi, iesakām izmantot atjauninātu pārlūkprogrammu (vai atspējot saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer). Tikmēr, lai nodrošinātu nepārtrauktu atbalstu, mēs atveidosim vietni bez stiliem un JavaScript.
Šajā darbā pirmo reizi tika sintezēti rGO/nZVI kompozītmateriāli, izmantojot vienkāršu un videi draudzīgu procedūru, kurā Sophora dzeltenīgo lapu ekstraktu izmantoja kā reducētāju un stabilizatoru, lai ievērotu "zaļās" ķīmijas principus, piemēram, mazāk kaitīgu ķīmisko sintēzi. Kompozītu veiksmīgas sintēzes validēšanai tika izmantoti vairāki rīki, piemēram, SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR un zeta potenciāls, kas norāda uz veiksmīgu kompozītu izgatavošanu. Jauno kompozītu un tīra nZVI adsorpcijas spēja dažādās antibiotikas doksiciklīna sākuma koncentrācijās tika salīdzināta, lai izpētītu sinerģisko efektu starp rGO un nZVI. Atdalīšanas apstākļos 25 mg L-1, 25°C un 0,05 g tīra nZVI adsorpcijas atdalīšanas ātrums bija 90%, savukārt doksiciklīna adsorpcijas atdalīšanas ātrums rGO/nZVI kompozītā sasniedza 94,6%, apstiprinot, ka nZVI un rGO. Adsorbcijas process atbilst pseido-otrajai kārtai un labi atbilst Freindliha modelim ar maksimālo adsorbcijas spēju 31,61 mg g-1 pie 25 °C un pH 7. Ir ierosināts saprātīgs mehānisms DC noņemšanai. Turklāt rGO/nZVI kompozīta atkārtotas izmantošanas iespējamība bija 60% pēc sešiem secīgiem reģenerācijas cikliem.
Ūdens trūkums un piesārņojums tagad ir nopietns drauds visām valstīm. Pēdējos gados ūdens piesārņojums, īpaši antibiotiku piesārņojums, ir palielinājies ražošanas un patēriņa pieauguma dēļ COVID-19 pandēmijas laikā1,2,3. Tāpēc efektīvas tehnoloģijas izstrāde antibiotiku likvidēšanai notekūdeņos ir steidzams uzdevums.
Viena no rezistentajām daļēji sintētiskajām tetraciklīnu grupas antibiotikām ir doksiciklīns (DC)4,5. Ir ziņots, ka DC atliekas gruntsūdeņos un virszemes ūdeņos netiek metabolizētas, tikai 20–50% tiek metabolizēti, bet pārējais tiek izdalīts vidē, radot nopietnas vides un veselības problēmas6.
Zema līmeņa DC iedarbība var iznīcināt ūdens fotosintēzes mikroorganismus, apdraudēt pretmikrobu baktēriju izplatīšanos un palielināt pretmikrobu rezistenci, tāpēc šis piesārņotājs ir jāizvada no notekūdeņiem. DC dabiskā noārdīšanās ūdenī ir ļoti lēns process. Fizikāli ķīmiskie procesi, piemēram, fotolīze, biodegradācija un adsorbcija, var noārdīties tikai zemās koncentrācijās un ļoti zemā ātrumā7,8. Tomēr ekonomiskākā, vienkāršākā, videi draudzīgākā, viegli lietojamā un efektīvākā metode ir adsorbcija9,10.
Nano nullvalentais dzelzs (nZVI) ir ļoti spēcīgs materiāls, kas var no ūdens atdalīt daudzas antibiotikas, tostarp metronidazolu, diazepāmu, ciprofloksacīnu, hloramfenikolu un tetraciklīnu. Šī spēja ir saistīta ar nZVI apbrīnojamajām īpašībām, piemēram, augstu reaģētspēju, lielu virsmas laukumu un daudzām ārējām saistīšanās vietām11. Tomēr nZVI ir pakļauts agregācijai ūdens vidē van der Velsa spēku un augsto magnētisko īpašību dēļ, kas samazina tā efektivitāti piesārņotāju noņemšanā oksīda slāņu veidošanās dēļ, kuri kavē nZVI reaģētspēju10,12. NZVI daļiņu aglomerāciju var samazināt, modificējot to virsmas ar virsmaktīvajām vielām un polimēriem vai apvienojot tās ar citiem nanomateriāliem kompozītu veidā, kas ir izrādījusies dzīvotspējīga pieeja to stabilitātes uzlabošanai vidē13,14.
Grafēns ir divdimensiju oglekļa nanomateriāls, kas sastāv no sp2 hibridizētiem oglekļa atomiem, kas izvietoti šūnveida režģī. Tam ir liela virsmas platība, ievērojama mehāniskā izturība, lieliska elektrokatalītiskā aktivitāte, augsta siltumvadītspēja, ātra elektronu mobilitāte un piemērots nesējmateriāls neorganisko nanodaļiņu atbalstam uz tā virsmas. Metāla nanodaļiņu un grafēna kombinācija var ievērojami pārsniegt katra materiāla individuālās priekšrocības un, pateicoties tā pārākajām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, nodrošināt optimālu nanodaļiņu sadalījumu efektīvākai ūdens attīrīšanai15.
Augu ekstrakti ir labākā alternatīva kaitīgiem ķīmiskiem reducētājiem, ko parasti izmanto reducētā grafēna oksīda (rGO) un nZVI sintēzē, jo tie ir pieejami, lēti, vienas pakāpes, videi droši un tos var izmantot kā reducētājus. Piemēram, flavonoīdi un fenola savienojumi darbojas arī kā stabilizators. Tāpēc šajā pētījumā Atriplex halimus L. lapu ekstrakts tika izmantots kā atjaunojošs un noslēdzošs līdzeklis rGO/nZVI kompozītu sintēzei. Atriplex halimus no Amaranthaceae dzimtas ir slāpekli mīlošs daudzgadīgs krūms ar plašu ģeogrāfisko izplatības areālu16.
Saskaņā ar pieejamo literatūru, Atriplex halimus (A. halimus) pirmo reizi tika izmantots rGO/nZVI kompozītu iegūšanai kā ekonomiska un videi draudzīga sintēzes metode. Tādējādi šī darba mērķis sastāv no četrām daļām: (1) rGO/nZVI un vecāku nZVI kompozītu fitosintēze, izmantojot A. halimus ūdens lapu ekstraktu, (2) fitosintezēto kompozītu raksturošana, izmantojot vairākas metodes, lai apstiprinātu to veiksmīgu iegūšanu, (3) rGO un nZVI sinerģiskās ietekmes izpēte doksiciklīna antibiotiku organisko piesārņotāju adsorbcijā un noņemšanā dažādos reakcijas parametros, adsorbcijas procesa apstākļu optimizēšana, (3) kompozītmateriālu izpēte dažādās nepārtrauktās apstrādēs pēc apstrādes cikla.
Doksiciklīna hidrohlorīds (DC, MM = 480,90, ķīmiskā formula C22H24N2O·HCl, 98%), dzelzs hlorīda heksahidrāts (FeCl3.6H2O, 97%), grafīta pulveris iegādāts no Sigma-Aldrich, ASV. Nātrija hidroksīds (NaOH, 97%), etanols (C2H5OH, 99,9%) un sālsskābe (HCl, 37%) iegādāti no Merck, ASV. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 un MgCl2 iegādāti no Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. Visi reaģenti ir augstas analītiskās tīrības. Visu ūdens šķīdumu pagatavošanai tika izmantots divkārši destilēts ūdens.
A. halimus reprezentatīvie paraugi ir savākti no to dabiskās dzīvotnes Nīlas deltā un Ēģiptes Vidusjūras piekrastes teritorijās. Augu materiāls tika savākts saskaņā ar piemērojamajām nacionālajām un starptautiskajām vadlīnijām17. Profesors Manals Favzi ir identificējis augu paraugus saskaņā ar Boulos18, un Aleksandrijas Universitātes Vides zinātņu katedra ir atļāvusi pētīto augu sugu vākšanu zinātniskiem mērķiem. Paraugu kuponi glabājas Tanta Universitātes herbārijā (TANE), kuponu Nr. 14 122–14 127, publiskā herbārijā, kas nodrošina piekļuvi noglabātajiem materiāliem. Turklāt, lai noņemtu putekļus vai netīrumus, auga lapas sagriež mazos gabaliņos, 3 reizes noskalo ar krāna un destilētu ūdeni un pēc tam žāvē 50°C temperatūrā. Augs tika sasmalcināts, 5 g smalkā pulvera iegremdēja 100 ml destilēta ūdens un maisīja 70°C temperatūrā 20 minūtes, lai iegūtu ekstraktu. Iegūtais Bacillus nicotianae ekstrakts tika filtrēts caur Vatmana filtrpapīru un uzglabāts tīrās un sterilizētās mēģenēs 4°C temperatūrā turpmākai izmantošanai.
Kā parādīts 1. attēlā, GO tika izgatavots no grafīta pulvera, izmantojot modificētu Hummera metodi. 10 mg GO pulvera tika disperģēti 50 ml dejonizēta ūdens 30 minūtes ar ultraskaņu, un pēc tam 0,9 g FeCl3 un 2,9 g NaAc tika maisīti 60 minūtes. Maisītajam šķīdumam pievienoja 20 ml atripleksa lapu ekstrakta un atstāja 80 °C temperatūrā 8 stundas. Iegūtā melnā suspensija tika filtrēta. Sagatavotos nanokompozītus mazgāja ar etanolu un divkārši destilētu ūdeni un pēc tam žāvēja vakuuma krāsnī 50 °C temperatūrā 12 stundas.
Shematiskas un digitālas rGO/nZVI un nZVI kompleksu zaļās sintēzes fotogrāfijas un DC antibiotiku atdalīšana no piesārņota ūdens, izmantojot Atriplex halimus ekstraktu.
Īsumā, kā parādīts 1. attēlā, 20 ml rūgto lapu ekstrakta šķīdumam 60 minūtes ar mērenu sildīšanu un maisīšanu pa pilienam pievienoja 10 ml dzelzs hlorīda šķīduma, kas satur 0,05 M Fe3+ jonus, un pēc tam šķīdumu 15 minūtes centrifugēja ar ātrumu 14 000 apgr./min (Hermle, 15 000 apgr./min), iegūstot melnas daļiņas, kuras pēc tam 3 reizes mazgāja ar etanolu un destilētu ūdeni un pēc tam žāvēja vakuuma krāsnī 60 °C temperatūrā nakti.
Augu sintezētie rGO/nZVI un nZVI kompozīti tika raksturoti ar UV-redzamās gaismas spektroskopiju (T70/T80 sērijas UV/Vis spektrofotometri, PG Instruments Ltd, Apvienotā Karaliste) skenēšanas diapazonā no 200 līdz 800 nm. Lai analizētu rGO/nZVI un nZVI kompozītu topogrāfiju un izmēru sadalījumu, tika izmantota TEM spektroskopija (JOEL, JEM-2100F, Japāna, paātrinājuma spriegums 200 kV). Lai novērtētu augu ekstraktos iesaistītās funkcionālās grupas, kas ir atbildīgas par reģenerācijas un stabilizācijas procesu, tika veikta FT-IR spektroskopija (JASCO spektrometrs diapazonā no 4000 līdz 600 cm-1). Turklāt sintezēto nanomateriālu virsmas lādiņa pētīšanai tika izmantots zeta potenciāla analizators (Zetasizer Nano ZS Malvern). Pulverveida nanomateriālu rentgendifrakcijas mērījumiem tika izmantots rentgendifraktometrs (X'PERT PRO, Nīderlande), kas darbojas ar strāvu (40 mA), spriegumu (45 kV) 2θ diapazonā no 20° līdz 80° un CuKa1 starojumu (\(\lambda =\) 1,54056 Ao). Enerģijas dispersijas rentgenstaru spektrometrs (EDX) (modelis JEOL JSM-IT100) bija atbildīgs par elementu sastāva pētīšanu, vācot Al K-α monohromatiskus rentgenstarus no -10 līdz 1350 eV uz XPS, plankuma izmērs 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, ASV), pilna spektra caurlaidības enerģija ir 200 eV un šaurā spektra pārraides enerģija ir 50 eV. Pulverveida paraugs tiek uzspiests uz parauga turētāja, kas tiek ievietots vakuuma kamerā. C 1 s spektrs tika izmantots kā atsauce pie 284,58 eV, lai noteiktu saistīšanās enerģiju.
Adsorbcijas eksperimenti tika veikti, lai pārbaudītu sintezēto rGO/nZVI nanokompozītu efektivitāti doksiciklīna (DC) atdalīšanā no ūdens šķīdumiem. Adsorbcijas eksperimenti tika veikti 25 ml Erlenmeijera kolbās ar kratīšanas ātrumu 200 apgr./min orbitālajā kratītājā (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) 298 K temperatūrā. Atšķaidot DC standarta šķīdumu (1000 ppm) ar bidestilētu ūdeni. Lai novērtētu rGO/nSVI devas ietekmi uz adsorbcijas efektivitāti, 20 ml DC šķīduma tika pievienoti dažāda svara (0,01–0,07 g) nanokompozīti. Lai pētītu kinētiku un adsorbcijas izotermas, 0,05 g adsorbenta iegremdēja CD ūdens šķīdumā ar sākotnējo koncentrāciju (25–100 mg L–1). pH ietekme uz DC atdalīšanu tika pētīta pie pH (3–11) un sākotnējās koncentrācijas 50 mg L-1 25°C temperatūrā. Sistēmas pH līmeni regulēja, pievienojot nelielu daudzumu HCl vai NaOH šķīduma (Crison pH metrs, pH metrs, pH 25). Turklāt tika pētīta reakcijas temperatūras ietekme uz adsorbcijas eksperimentiem 25–55 °C diapazonā. Jonu stipruma ietekme uz adsorbcijas procesu tika pētīta, pievienojot dažādas NaCl koncentrācijas (0,01–4 mol L–1) pie sākotnējās DC koncentrācijas 50 mg L–1, pH 3 un 7, 25 °C temperatūrā un adsorbenta devas 0,05 g. Neadsorbētā DC adsorbcija tika mērīta, izmantojot divstaru UV-Vis spektrofotometru (T70/T80 sērija, PG Instruments Ltd, Apvienotā Karaliste), kas aprīkots ar 1,0 cm ceļa garuma kvarca kivetēm pie maksimālā viļņu garuma (λmax) 270 un 350 nm. DC antibiotiku noņemšanas procentuālā daļa (R%; 1. vienādojums) un DC adsorbcijas daudzums, qt, ... 2 (mg/g) tika mērīti, izmantojot šādu vienādojumu.
kur %R ir līdzstrāvas aizvadīšanas spēja (%), Co ir sākotnējā līdzstrāvas koncentrācija laikā 0 un C ir līdzstrāvas koncentrācija laikā t (mg L-1).
kur qe ir adsorbētā DC daudzums uz adsorbenta masas vienību (mg g-1), Co un Ce ir koncentrācijas attiecīgi nulles laikā un līdzsvara stāvoklī (mg l-1), V ir šķīduma tilpums (l) un m ir adsorbcijas reaģenta masa (g).
SEM attēli (2.A–C att.) parāda rGO/nZVI kompozīta lamelāro morfoloģiju ar sfēriskām dzelzs nanodaļiņām, kas vienmērīgi izkliedētas uz tā virsmas, kas norāda uz veiksmīgu nZVI NP piestiprināšanos pie rGO virsmas. Turklāt rGO lapā ir dažas grumbas, kas apstiprina skābekli saturošu grupu noņemšanu vienlaikus ar A. halimus GO atjaunošanos. Šīs lielās grumbas darbojas kā vietas dzelzs NP aktīvai ielādei. nZVI attēli (2.D–F att.) parādīja, ka sfēriskās dzelzs NP bija ļoti izkliedētas un neagregējās, kas ir saistīts ar augu ekstrakta botānisko komponentu pārklājuma raksturu. Daļiņu izmērs svārstījās no 15 līdz 26 nm. Tomēr dažiem reģioniem ir mezoporaina morfoloģija ar izliekumu un dobumu struktūru, kas var nodrošināt augstu nZVI efektīvo adsorbcijas spēju, jo tie var palielināt DC molekulu iesprūšanas iespēju uz nZVI virsmas. Kad nZVI sintēzei tika izmantots Damaskas rozes ekstrakts, iegūtās NP bija nehomogēnas, ar tukšumiem un atšķirīgām formām, kas samazināja to efektivitāti Cr(VI) adsorbcijā un palielināja reakcijas laiku23. Rezultāti atbilst nZVI, kas sintezēts no ozola un zīdkoka lapām, kuras galvenokārt ir sfēriskas nanodaļiņas ar dažādiem nanometru izmēriem bez acīmredzamas aglomerācijas.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) kompozītu SEM attēli un nZVI/rGO (G) un nZVI (H) kompozītu EDX diagrammas.
Augu sintezētu rGO/nZVI un nZVI kompozītu elementu sastāvs tika pētīts, izmantojot EDX (2.G, H att.). Pētījumi liecina, ka nZVI sastāv no oglekļa (38,29 masas %), skābekļa (47,41 masas %) un dzelzs (11,84 masas %), taču ir klāt arī citi elementi, piemēram, fosfors24, ko var iegūt no augu ekstraktiem. Turklāt augstais oglekļa un skābekļa procentuālais daudzums ir saistīts ar augu ekstraktu fitoķīmisko vielu klātbūtni nZVI pazemes paraugos. Šie elementi ir vienmērīgi sadalīti uz rGO, bet dažādās attiecībās: C (39,16 masas %), O (46,98 masas %) un Fe (10,99 masas %), EDX rGO/nZVI uzrāda arī citu elementu, piemēram, S, klātbūtni, ko var saistīt ar augu ekstraktiem. Pašreizējā C:O attiecība un dzelzs saturs rGO/nZVI kompozītā, izmantojot A. halimus, ir daudz labāks nekā izmantojot eikalipta lapu ekstraktu, jo tas raksturo C (23,44 masas %), O (68,29 masas %) un Fe (8,27 masas %) sastāvu [masas %) 25. Nataša et al., 2022 ziņoja par līdzīgu nZVI elementu sastāvu, kas sintezēts no ozola un zīdkoka lapām, un apstiprināja, ka polifenolu grupas un citas molekulas, kas atrodas lapu ekstraktā, ir atbildīgas par reducēšanas procesu.
Augos sintezētā nZVI morfoloģija (S2A, B att.) bija sfēriska un daļēji neregulāra, ar vidējo daļiņu izmēru 23,09 ± 3,54 nm, tomēr van der Valsa spēku un feromagnētisma dēļ tika novēroti ķēdes agregāti. Šī pārsvarā granulētā un sfēriskā daļiņu forma labi atbilst SEM rezultātiem. Līdzīgu novērojumu 2021. gadā atklāja Abdelfatah et al., kad nZVI11 sintēzē tika izmantots rīcineļļas lapu ekstrakts. Arī Ruelas tuberosa lapu ekstrakta NP, ko izmanto kā reducētāju nZVI, ir sfēriska forma ar diametru no 20 līdz 40 nm26.
Hibrīda rGO/nZVI kompozīta TEM attēli (S2C-D att.) parādīja, ka rGO ir bazāla plakne ar marginālām krokām un grumbām, kas nodrošina vairākas ielādes vietas nZVI NP; šī lamelārā morfoloģija arī apstiprina veiksmīgu rGO izgatavošanu. Turklāt nZVI NP ir sfēriska forma ar daļiņu izmēriem no 5,32 līdz 27 nm, un tās ir iestrādātas rGO slānī ar gandrīz vienmērīgu dispersiju. Fe NP/rGO sintezēšanai tika izmantots eikalipta lapu ekstrakts; TEM rezultāti arī apstiprināja, ka grumbas rGO slānī uzlaboja Fe NP dispersiju vairāk nekā tīras Fe NP un palielināja kompozītu reaktivitāti. Līdzīgus rezultātus ieguva Bagheri et al.28, kad kompozīts tika izgatavots, izmantojot ultraskaņas metodes ar vidējo dzelzs nanodaļiņu izmēru aptuveni 17,70 nm.
A. halimus, nZVI, GO, rGO un rGO/nZVI kompozītu FTIR spektri ir parādīti 3.A attēlā. A. halimus lapās virsmas funkcionālo grupu klātbūtne parādās pie 3336 cm-1, kas atbilst polifenoliem, un pie 1244 cm-1, kas atbilst proteīna radītajām karbonilgrupām. Ir novērotas arī citas grupas, piemēram, alkāni pie 2918 cm-1, alkēni pie 1647 cm-1 un CO-O-CO paplašinājumi pie 1030 cm-1, kas liecina par augu komponentu klātbūtni, kas darbojas kā blīvēšanas līdzekļi un ir atbildīgi par atgūšanos no Fe2+ uz Fe0 un GO uz rGO29. Kopumā nZVI spektri uzrāda tādus pašus absorbcijas maksimumus kā rūgtajiem cukuriem, bet ar nedaudz nobīdītu pozīciju. Pie 3244 cm⁻¹ parādās intensīva josla, kas saistīta ar OH stiepšanās vibrācijām (fenoli), maksimums pie 1615 atbilst C=C, un joslas pie 1546 un 1011 cm⁻¹ rodas C=O stiepšanās dēļ (polifenoli un flavonoīdi), aromātisko amīnu un alifātisko amīnu CN grupas tika novērotas arī attiecīgi pie 1310 cm⁻¹ un 1190 cm⁻¹13. GO FTIR spektrs parāda daudzu augstas intensitātes skābekli saturošu grupu klātbūtni, tostarp alkoksīda (CO) stiepšanās joslu pie 1041 cm⁻¹, epoksīda (CO) stiepšanās joslu pie 1291 cm⁻¹, C=O stiepšanos. Parādās C=C stiepšanās vibrāciju josla pie 1619 cm⁻¹, josla pie 1708 cm⁻¹ un plata OH grupas stiepšanās vibrāciju josla pie 3384 cm⁻¹, ko apstiprina uzlabotā Hummera metode, kas veiksmīgi oksidē grafīta procesu. Salīdzinot rGO un rGO/nZVI kompozītu GO spektrus, dažu skābekli saturošu grupu, piemēram, OH pie 3270 cm⁻¹, intensitāte ir ievērojami samazināta, savukārt citas, piemēram, C=O pie 1729 cm⁻¹, ir pilnībā reducētas. Tās izzuda, kas norāda uz veiksmīgu skābekli saturošu funkcionālo grupu atdalīšanu no GO ar A. halimus ekstraktu. Ap 1560 un 1405 cm⁻¹ tiek novēroti jauni, asi rGO raksturīgie pīķi pie C=C sprieguma, kas apstiprina GO reducēšanu līdz rGO. Tika novērotas variācijas no 1043 līdz 1015 cm⁻¹ un no 982 līdz 918 cm⁻¹, iespējams, augu materiāla iekļaušanas dēļ31,32. Weng et al., 2018, arī novēroja ievērojamu skābekli saturošu funkcionālo grupu vājināšanos GO, apstiprinot veiksmīgu rGO veidošanos bioredukcijas ceļā, jo eikalipta lapu ekstrakti, kas tika izmantoti reducēta dzelzs grafēna oksīda kompozītu sintezēšanai, uzrādīja tuvākus augu komponentu funkcionālo grupu FTIR spektrus. 33.
A. Gallija, nZVI, rGO, GO un rGO/nZVI kompozīta FTIR spektrs (A). rGO, GO, nZVI un rGO/nZVI kompozītu rentgenogramma (B).
rGO/nZVI un nZVI kompozītu veidošanos lielā mērā apstiprināja rentgenstaru difrakcijas diagrammas (3.B att.). Augstas intensitātes Fe0 pīķis tika novērots pie 2Ɵ 44,5°, kas atbilst indeksam (110) (JCPDS nr. 06–0696)11. Vēl viens pīķis pie 35,1° no (311) plaknes tiek attiecināts uz magnetītu Fe3O4, 63,2° var būt saistīts ar Millera indeksu (440) plaknē ϒ-FeOOH klātbūtnes dēļ (JCPDS nr. 17-0536)34. GO rentgena diagramma uzrāda asu pīķi pie 2Ɵ 10,3° un vēl vienu pīķi pie 21,1°, kas norāda uz pilnīgu grafīta atdalīšanos un izceļ skābekli saturošu grupu klātbūtni uz GO35 virsmas. RGO un rGO/nZVI kompozītu diagrammās tika reģistrēta raksturīgo GO virsotņu izzušana un platu rGO virsotņu veidošanās pie 2Ɵ 22,17 un 24,7° attiecīgi rGO un rGO/nZVI kompozītmateriāliem, kas apstiprināja veiksmīgu GO atgūšanu ar augu ekstraktiem. Tomēr kompozīta rGO/nZVI diagrammā papildu virsotnes, kas saistītas ar Fe0 (110) un bcc Fe0 (200) režģa plakni, tika novērotas attiecīgi pie 44,9\(^\circ\) un 65,22\(^\circ\).
Zeta potenciāls ir potenciāls starp jonu slāni, kas piestiprināts pie daļiņas virsmas, un ūdens šķīdumu, kas nosaka materiāla elektrostatiskās īpašības un mēra tā stabilitāti37. Augu sintezētu nZVI, GO un rGO/nZVI kompozītu zeta potenciāla analīze parādīja to stabilitāti, pateicoties negatīvu lādiņu klātbūtnei attiecīgi -20,8, -22 un -27,4 mV uz to virsmas, kā parādīts S1A-C attēlā. Šādi rezultāti atbilst vairākiem ziņojumiem, kuros minēts, ka šķīdumi, kas satur daļiņas ar zeta potenciāla vērtībām, kas mazākas par -25 mV, parasti uzrāda augstu stabilitātes pakāpi elektrostatiskās atgrūšanās dēļ starp šīm daļiņām. RGO un nZVI kombinācija ļauj kompozītam iegūt vairāk negatīvo lādiņu un tādējādi tam ir augstāka stabilitāte nekā atsevišķi GO vai nZVI. Tāpēc elektrostatiskās atgrūšanās fenomens novedīs pie stabilu rGO/nZVI39 kompozītu veidošanās. GO negatīvā virsma ļauj tam vienmērīgi izkliedēties ūdens vidē bez aglomerācijas, kas rada labvēlīgus apstākļus mijiedarbībai ar nZVI. Negatīvais lādiņš var būt saistīts ar dažādu funkcionālo grupu klātbūtni rūgtās melones ekstraktā, kas arī apstiprina GO un dzelzs prekursoru mijiedarbību ar augu ekstraktu, veidojot attiecīgi rGO un nZVI, kā arī rGO/nZVI kompleksu. Šie augu savienojumi var darboties arī kā ierobežojošie līdzekļi, jo tie novērš iegūto nanodaļiņu agregāciju un tādējādi palielina to stabilitāti40.
nZVI un rGO/nZVI kompozītu elementu sastāvs un valences stāvokļi tika noteikti ar XPS metodi (4. att.). Kopējais XPS pētījums parādīja, ka rGO/nZVI kompozīts galvenokārt sastāv no elementiem C, O un Fe, kas atbilst EDS kartēšanai (4. att. F–H). C1s spektrs sastāv no trim pīķiem pie 284,59 eV, 286,21 eV un 288,21 eV, kas attiecīgi attēlo CC, CO un C=O. O1s spektrs tika sadalīts trīs pīķos, tostarp 531,17 eV, 532,97 eV un 535,45 eV, kas attiecīgi tika piešķirti O=CO, CO un NO grupām. Tomēr pīķi pie 710,43, 714,57 un 724,79 eV attiecas attiecīgi uz Fe2p3/2, Fe+3 un Fep1/2. nZVI XPS spektros (4C–E att.) bija redzami maksimumi elementiem C, O un Fe. Maksimumi pie 284,77, 286,25 un 287,62 eV apstiprina dzelzs-oglekļa sakausējumu klātbūtni, jo tie attiecīgi attiecas uz CC, C-OH un CO. O1s spektrs atbilda trim maksimumiem: C–O/dzelzs karbonāts (531,19 eV), hidroksilradikālis (532,4 eV) un O–C=O (533,47 eV). Maksimums pie 719,6 tiek attiecināts uz Fe0, savukārt FeOOH uzrāda maksimumus pie 717,3 un 723,7 eV, turklāt maksimums pie 725,8 eV norāda uz Fe2O342,43 klātbūtni.
Attiecīgi nZVI un rGO/nZVI kompozītu XPS pētījumi (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D) un O1s (E), kā arī rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) kompozīta pilni spektri.
N2 adsorbcijas/desorbcijas izoterma (5.A, B att.) parāda, ka nZVI un rGO/nZVI kompozīti pieder pie II tipa. Turklāt nZVI īpatnējā virsmas platība (SBET) palielinājās no 47,4549 līdz 152,52 m2/g pēc atšķaidīšanas ar rGO. Šo rezultātu var izskaidrot ar nZVI magnētisko īpašību samazināšanos pēc atšķaidīšanas ar rGO, tādējādi samazinot daļiņu agregāciju un palielinot kompozītu virsmas laukumu. Turklāt, kā parādīts 5.C attēlā, rGO/nZVI kompozīta poru tilpums (8,94 nm) ir lielāks nekā sākotnējā nZVI poru tilpums (2,873 nm). Šis rezultāts atbilst El-Monaem et al. 45 rezultātiem.
Lai novērtētu adsorbcijas spēju noņemt DC starp rGO/nZVI kompozītmateriāliem un sākotnējo nZVI atkarībā no sākotnējās koncentrācijas palielinājuma, tika veikts salīdzinājums, pievienojot DC nemainīgu katra adsorbenta devu (0,05 g) dažādās sākotnējās koncentrācijās. Izpētītais šķīdums [25]. –100 mg l–1] 25°C temperatūrā. Rezultāti parādīja, ka rGO/nZVI kompozīta noņemšanas efektivitāte (94,6%) bija augstāka nekā sākotnējā nZVI (90%) pie zemākas koncentrācijas (25 mg L-1). Tomēr, palielinot sākotnējo koncentrāciju līdz 100 mg L-1, rGO/nZVI un vecāku nZVI noņemšanas efektivitāte samazinājās attiecīgi līdz 70% un 65% (6.A attēls), kas var būt saistīts ar mazāku aktīvo centru skaitu un nZVI daļiņu degradāciju. Gluži pretēji, rGO/nZVI uzrādīja augstāku DC atdalīšanas efektivitāti, kas varētu būt saistīts ar sinerģisko efektu starp rGO un nZVI, kurā adsorbcijai pieejamo stabilo aktīvo centru skaits ir daudz lielāks, un rGO/nZVI gadījumā var adsorbēt vairāk DC nekā neskartu nZVI. Turklāt 6.B attēlā redzams, ka rGO/nZVI un nZVI kompozītu adsorbcijas spēja palielinājās attiecīgi no 9,4 mg/g līdz 30 mg/g un 9 mg/g, sākotnējai koncentrācijai palielinoties no 25–100 mg/L. -1,1 līdz 28,73 mg g-1. Tāpēc DC atdalīšanas ātrums bija negatīvi korelēts ar sākotnējo DC koncentrāciju, kas bija saistīts ar ierobežoto reakcijas centru skaitu, ko katrs adsorbents atbalstīja DC adsorbcijai un atdalīšanai šķīdumā. Tādējādi no šiem rezultātiem var secināt, ka rGO/nZVI kompozītmateriāliem ir augstāka adsorbcijas un reducēšanas efektivitāte, un rGO rGO/nZVI sastāvā var izmantot gan kā adsorbentu, gan kā nesējmateriālu.
RGO/nZVI un nZVI kompozīta adsorbcijas spējas un DC adsorbcijas spēja bija (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, deva = 0,05 g], pH ietekmēja adsorbcijas spēju un DC adsorbcijas efektivitāti rGO/nZVI kompozītmateriālos (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25 °C, deva = 0,05 g].
Šķīduma pH ir kritisks faktors adsorbcijas procesu pētījumos, jo tas ietekmē adsorbenta jonizācijas pakāpi, sugu veidošanos un jonizāciju. Eksperiments tika veikts 25°C temperatūrā ar nemainīgu adsorbenta devu (0,05 g) un sākotnējo koncentrāciju 50 mg L-1 pH diapazonā (3–11). Saskaņā ar literatūras apskatu46, DC ir amfifīla molekula ar vairākām jonizējamām funkcionālām grupām (fenoliem, aminogrupām, spirtiem) dažādos pH līmeņos. Tā rezultātā dažādas DC funkcijas un saistītās struktūras uz rGO/nZVI kompozīta virsmas var mijiedarboties elektrostatiski un var pastāvēt kā katjoni, cviterjoni un anjoni, DC molekula pastāv kā katjoniska (DCH3+) pie pH < 3,3, cviterjoniska (DCH20) pie 3,3 < pH < 7,7 un anjoniska (DCH− vai DC2−) pie pH 7,7. Tā rezultātā dažādas DC funkcijas un saistītās struktūras uz rGO/nZVI kompozīta virsmas var mijiedarboties elektrostatiski un var pastāvēt kā katjoni, cviterjoni un anjoni, DC molekula pastāv kā katjoniska (DCH3+) pie pH < 3,3, cviterjoniska (DCH20) pie 3,3 < pH < 7,7 un anjoniska (DCH- vai DC2-) pie pH 7,7. В результате различные функции ДК и связанных с ними структур на поверхности композвастита rGO/nZVI мозатей могункции электростатически и могут существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, молекула ДК сущест (DCH3+) при рН < 3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3 < pH < 7,7 и анионный (DCH- или DC2-) при pH 7,7. Tā rezultātā dažādas DC un saistīto struktūru funkcijas uz rGO/nZVI kompozīta virsmas var mijiedarboties elektrostatiski un var pastāvēt katjonu, cviterjonu un anjonu veidā; DC molekula pastāv kā katjons (DCH3+) pie pH < 3,3; jonu (DCH20) pie pH 3,3 < 7,7 un anjonu (DCH- vai DC2-) pie 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作用，并可能以阳离子、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+) 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 黓构 呵 胏相互 ， 并 可能 以 阳离子 两 性 和 阴离子 形式 ， ， dc 分 黐 在 pH <3.3 痀阳离子 阳离子 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-) .7 形式存在，两性离子(DCH20) Следовательно, различные функции ДК и родственных им структур на поверхности композита rGO/nZVI мопугут электростатические взаимодействия и существовать в виде катионов, цвиттер-ионов и анионов, а молеякулы Амолеякулы катионными (ДЦГ3+) при рН < 3,3. Tādēļ dažādas DC un saistīto struktūru funkcijas uz rGO/nZVI kompozīta virsmas var nonākt elektrostatiskā mijiedarbībā un pastāvēt katjonu, cviterjonu un anjonu veidā, savukārt DC molekulas ir katjoniskas (DCH3+) pie 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. Tas pastāv kā cviterjons (DCH20) pie pH 3,3 < 7,7 un kā anjons (DCH- vai DC2-) pie pH 7,7.Palielinoties pH līmenim no 3 līdz 7, adsorbcijas spēja un DC atdalīšanas efektivitāte palielinājās no 11,2 mg/g (56%) līdz 17 mg/g (85%) (6.C att.). Tomēr, palielinoties pH līmenim līdz 9 un 11, adsorbcijas spēja un atdalīšanas efektivitāte nedaudz samazinājās, attiecīgi no 10,6 mg/g (53%) līdz 6 mg/g (30%). Palielinoties pH līmenim no 3 līdz 7, DC galvenokārt pastāvēja cviterjonu veidā, kas padarīja tos gandrīz neelektrostatiski pievilināmus vai atgrūstus ar rGO/nZVI kompozītmateriāliem, galvenokārt elektrostatiskās mijiedarbības rezultātā. Palielinoties pH līmenim virs 8,2, adsorbenta virsma bija negatīvi lādēta, tādējādi adsorbcijas spēja samazinājās un samazinājās elektrostatiskās atgrūšanās dēļ starp negatīvi lādēto doksiciklīnu un adsorbenta virsmu. Šī tendence liecina, ka DC adsorbcija uz rGO/nZVI kompozītmateriāliem ir ļoti atkarīga no pH, un rezultāti arī norāda, ka rGO/nZVI kompozītmateriāli ir piemēroti kā adsorbenti skābos un neitrālos apstākļos.
Temperatūras ietekme uz DC ūdens šķīduma adsorbciju tika veikta 25–55 °C temperatūrā. 7.A attēlā parādīta temperatūras paaugstināšanas ietekme uz DC antibiotiku atdalīšanas efektivitāti no rGO/nZVI, ir skaidrs, ka atdalīšanas spēja un adsorbcijas spēja palielinājās no 83,44 % un 13,9 mg/g līdz attiecīgi 47 % un 7,83 mg/g. Šis ievērojamais samazinājums var būt saistīts ar DC jonu siltumenerģijas palielināšanos, kas noved pie desorbcijas47.
Temperatūras ietekme uz CD atdalīšanas efektivitāti un adsorbcijas spēju rGO/nZVI kompozītmateriālos (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, deva = 0,05 g], adsorbenta deva uz CD atdalīšanas efektivitāti un atdalīšanas efektivitāti; sākotnējās koncentrācijas ietekme uz adsorbcijas spēju un DC atdalīšanas efektivitāti rGO/nSVI kompozītmateriālā (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, deva = 0,05 g].
Kompozīta adsorbenta rGO/nZVI devas palielināšanas no 0,01 g līdz 0,07 g ietekme uz adsorbcijas efektivitāti un adsorbcijas spēju ir parādīta 7.B attēlā. Adsorbenta devas palielināšanās izraisīja adsorbcijas spējas samazināšanos no 33,43 mg/g līdz 6,74 mg/g. Tomēr, palielinot adsorbenta devu no 0,01 g līdz 0,07 g, adsorbcijas efektivitāte palielinās no 66,8% līdz 96%, kas attiecīgi var būt saistīts ar aktīvo centru skaita palielināšanos uz nanokompozīta virsmas.
Tika pētīta sākotnējās koncentrācijas ietekme uz adsorbcijas spēju un atdalīšanas efektivitāti [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, deva 0,05 g]. Palielinot sākotnējo koncentrāciju no 25 mg L-1 līdz 100 mg L-1, rGO/nZVI kompozīta atdalīšanas procentuālā daļa samazinājās no 94,6% līdz 65% (7.C att.), iespējams, vēlamo aktīvo centru trūkuma dēļ. . Adsorbē lielas DC49 koncentrācijas. No otras puses, palielinoties sākotnējai koncentrācijai, adsorbcijas spēja palielinājās arī no 9,4 mg/g līdz 30 mg/g, līdz tika sasniegts līdzsvars (7.D att.). Šī neizbēgamā reakcija ir saistīta ar virzītājspēka palielināšanos, sākotnējai DC koncentrācijai esot lielākai par DC jonu masas pārneses pretestību, lai sasniegtu rGO/nZVI kompozīta virsmu 50.
Kontakta laika un kinētikas pētījumi ir vērsti uz adsorbcijas līdzsvara laika izpratni. Pirmkārt, DC daudzums, kas adsorbējās pirmajās 40 kontakta minūtēs, bija aptuveni puse no kopējā adsorbētā daudzuma visā laikā (100 minūtēs). Kamēr DC molekulas šķīdumā saduras, tās strauji migrē uz rGO/nZVI kompozīta virsmu, kā rezultātā notiek ievērojama adsorbcija. Pēc 40 minūtēm DC adsorbcija pakāpeniski un lēni palielinājās, līdz pēc 60 minūtēm tika sasniegts līdzsvars (7.D att.). Tā kā pirmajās 40 minūtēs tiek adsorbēts saprātīgs daudzums, būs mazāk sadursmju ar DC molekulām un mazāk aktīvo centru būs pieejams neadsorbētām molekulām. Tādēļ adsorbcijas ātrumu var samazināt51.
Lai labāk izprastu adsorbcijas kinētiku, tika izmantotas pseido pirmās kārtas (8.A att.), pseido otrās kārtas (8.B att.) un Eloviča (8.C att.) kinētisko modeļu līnijdiagrammas. No kinētisko pētījumu laikā iegūtajiem parametriem (S1 tabula) kļūst skaidrs, ka pseido otrās kārtas modelis ir labākais modelis adsorbcijas kinētikas aprakstīšanai, kur R2 vērtība ir noteikta augstāka nekā pārējos divos modeļos. Pastāv arī līdzība starp aprēķinātajām adsorbcijas spējām (qe, cal). Pseido otrās kārtas un eksperimentālās vērtības (qe, exp.) ir vēl viens pierādījums tam, ka pseido otrās kārtas modelis ir labāks modelis nekā citi modeļi. Kā parādīts 1. tabulā, α (sākotnējā adsorbcijas ātruma) un β (desorbcijas konstantes) vērtības apstiprina, ka adsorbcijas ātrums ir augstāks nekā desorbcijas ātrums, norādot, ka DC mēdz efektīvi adsorbēties uz rGO/nZVI52 kompozīta.
Pseido-otrās kārtas (A), pseido-pirmās kārtas (B) un Elovicha (C) lineārās adsorbcijas kinētikas diagrammas [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, deva = 0,05 g].
Adsorbcijas izotermu pētījumi palīdz noteikt adsorbenta (RGO/nRVI kompozīta) adsorbcijas spēju pie dažādām adsorbāta koncentrācijām (DC) un sistēmas temperatūrām. Maksimālā adsorbcijas spēja tika aprēķināta, izmantojot Langmuira izotermu, kas norādīja, ka adsorbcija bija homogēna un ietvēra adsorbāta monoslāņa veidošanos uz adsorbenta virsmas bez mijiedarbības starp tiem53. Divi citi plaši izmantoti izotermu modeļi ir Freindliha un Temkina modeļi. Lai gan Freindliha modelis netiek izmantots adsorbcijas spējas aprēķināšanai, tas palīdz izprast heterogēno adsorbcijas procesu un to, ka vakancēm uz adsorbenta ir atšķirīga enerģija, savukārt Temkina modelis palīdz izprast adsorbcijas fizikālās un ķīmiskās īpašības54.
9.A–9.C attēlā redzamas attiecīgi Langmuir, Freindliha un Temkina modeļu līnijdiagrammas. R2 vērtības, kas aprēķinātas no Freindliha (9.A attēls) un Langmuir (9.B attēls) līnijdiagrammām un parādītas 2. tabulā, parāda, ka DC adsorbcija uz rGO/nZVI kompozīta atbilst Freindliha (0,996) un Langmuir (0,988) izotermu modeļiem, kā arī Temkina (0,985) modeļiem. Maksimālā adsorbcijas spēja (qmax), kas aprēķināta, izmantojot Langmuir izotermas modeli, bija 31,61 mg g-1. Turklāt aprēķinātā bezdimensiju atdalīšanas faktora (RL) vērtība ir no 0 līdz 1 (0,097), kas norāda uz labvēlīgu adsorbcijas procesu. Pretējā gadījumā aprēķinātā Freindliha konstante (n = 2,756) norāda uz šī absorbcijas procesa priekšroku. Saskaņā ar Temkina izotermas lineāro modeli (9.C att.), DC adsorbcija uz rGO/nZVI kompozīta ir fizikāls adsorbcijas process, jo b ir ˂ 82 kJ mol-1 (0,408)55. Lai gan fizikālo adsorbciju parasti mediē vāji van der Valsa spēki, līdzstrāvas adsorbcijai uz rGO/nZVI kompozītmateriāliem ir nepieciešama zema adsorbcijas enerģija [56, 57].
Freindliha (A), Langmīra (B) un Temkina (C) lineārās adsorbcijas izotermas [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, deva = 0,05 g]. Vanta-Hofa vienādojuma grafiks DC adsorbcijai ar rGO/nZVI kompozītmateriāliem (D) [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C un deva = 0,05 g].
Lai novērtētu reakcijas temperatūras izmaiņu ietekmi uz līdzstrāvas noņemšanu no rGO/nZVI kompozītmateriāliem, no 3. un 458. vienādojuma tika aprēķināti termodinamiskie parametri, piemēram, entropijas izmaiņas (ΔS), entalpijas izmaiņas (ΔH) un brīvās enerģijas izmaiņas (ΔG).
kur \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – termodinamiskā līdzsvara konstante, Ce un CAe – rGO šķīdumā attiecīgi /nZVI DC koncentrācijas virsmas līdzsvara stāvoklī. R un RT ir attiecīgi gāzes konstante un adsorbcijas temperatūra. Attēlojot ln Ke pret 1/T, iegūst taisni (9.D att.), no kuras var noteikt ∆S un ∆H.
Negatīva ΔH vērtība norāda, ka process ir eksotermisks. No otras puses, ΔH vērtība atbilst fizikālās adsorbcijas procesam. Negatīvas ΔG vērtības 3. tabulā norāda, ka adsorbcija ir iespējama un spontāna. Negatīvas ΔS vērtības norāda uz augstu adsorbenta molekulu sakārtotību šķidruma saskarvirsmā (3. tabula).
4. tabulā ir salīdzināts rGO/nZVI kompozīts ar citiem iepriekšējos pētījumos aprakstītajiem adsorbentiem. Ir skaidrs, ka VGO/nCVI kompozītam ir augsta adsorbcijas spēja un tas varētu būt daudzsološs materiāls DC antibiotiku atdalīšanai no ūdens. Turklāt rGO/nZVI kompozītu adsorbcija ir ātrs process ar līdzsvarošanas laiku 60 minūtes. RGO/nZVI kompozītu lieliskās adsorbcijas īpašības var izskaidrot ar rGO un nZVI sinerģisko efektu.
10.A un 10.B attēlā ir parādīts racionāls mehānisms DC antibiotiku atdalīšanai ar rGO/nZVI un nZVI kompleksiem. Saskaņā ar eksperimentu rezultātiem par pH ietekmi uz DC adsorbcijas efektivitāti, palielinoties pH no 3 līdz 7, DC adsorbciju uz rGO/nZVI kompozīta nekontrolēja elektrostatiskās mijiedarbības, jo tas darbojās kā cviterjons; tāpēc pH vērtības izmaiņas neietekmēja adsorbcijas procesu. Pēc tam adsorbcijas mehānismu var kontrolēt ar neelektrostatiskām mijiedarbībām, piemēram, ūdeņraža saitēm, hidrofobiem efektiem un π-π sakraušanas mijiedarbībām starp rGO/nZVI kompozītu un DC66. Ir labi zināms, ka aromātisko adsorbātu mehānisms uz slāņveida grafēna virsmām ir izskaidrots ar π–π sakraušanas mijiedarbībām kā galveno virzītājspēku. Kompozīts ir slāņveida materiāls, kas līdzīgs grafēnam, ar absorbcijas maksimumu pie 233 nm π-π* pārejas dēļ. Pamatojoties uz četru aromātisku gredzenu klātbūtni DC adsorbāta molekulārajā struktūrā, mēs izvirzījām hipotēzi, ka pastāv π-π-krāvuma mijiedarbības mehānisms starp aromātisko DC (π-elektronu akceptoru) un π-elektroniem bagāto reģionu uz RGO virsmas. /nZVI kompozītmateriāli. Turklāt, kā parādīts 10.B attēlā, tika veikti FTIR pētījumi, lai pētītu rGO/nZVI kompozītu molekulāro mijiedarbību ar DC, un rGO/nZVI kompozītu FTIR spektri pēc DC adsorbcijas ir parādīti 10.B attēlā. 10.b. Pie 2111 cm-1 tiek novērots jauns maksimums, kas atbilst C=C saites karkasa vibrācijai, kas norāda uz atbilstošo organisko funkcionālo grupu klātbūtni uz 67 rGO/nZVI virsmas. Citi pīķi nobīdās no 1561 līdz 1548 cm⁻¹ un no 1399 līdz 1360 cm⁻¹, kas arī apstiprina, ka π-π mijiedarbībai ir svarīga loma grafēna un organisko piesārņotāju adsorbcijā68,69. Pēc DC adsorbcijas dažu skābekli saturošu grupu, piemēram, OH, intensitāte samazinājās līdz 3270 cm⁻¹, kas liecina, ka ūdeņraža saites ir viens no adsorbcijas mehānismiem. Tādējādi, pamatojoties uz rezultātiem, DC adsorbcija uz rGO/nZVI kompozīta notiek galvenokārt π-π sakraušanas mijiedarbību un H-saišu dēļ.
DC antibiotiku adsorbcijas racionāls mehānisms ar rGO/nZVI un nZVI kompleksiem (A). DC FTIR adsorbcijas spektri uz rGO/nZVI un nZVI (B).
nZVI absorbcijas joslu intensitāte pie 3244, 1615, 1546 un 1011 cm–1 palielinājās pēc DC adsorbcijas uz nZVI (10.B att.), salīdzinot ar nZVI, kam vajadzētu būt saistītam ar mijiedarbību ar iespējamām karbonskābes O grupu funkcionālajām grupām DC. Tomēr šis zemākais caurlaidības procents visās novērotajās joslās neliecina par būtiskām izmaiņām fitosintētiskā adsorbenta (nZVI) adsorbcijas efektivitātē salīdzinājumā ar nZVI pirms adsorbcijas procesa. Saskaņā ar dažiem DC atdalīšanas pētījumiem ar nZVI71, kad nZVI reaģē ar H2O, tiek atbrīvoti elektroni, un pēc tam H+ tiek izmantots, lai iegūtu ļoti reducējamu aktīvo ūdeņradi. Visbeidzot, daži katjonu savienojumi pieņem elektronus no aktīvā ūdeņraža, kā rezultātā rodas -C=N un -C=C-, ko attiecina uz benzola gredzena sadalīšanos.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 14. novembris