Nature.com saýtyna gireniňiz üçin sag boluň. Ulanýan brauzeriňiziň wersiýasynda CSS goldawy çäkli. Iň gowy tejribe üçin täzelenen brauzer ulanmagyňyzy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de Gatnaşyklyk Režimini öçüriň). Şol bir wagtyň özünde, yzygiderli goldawy üpjün etmek üçin saýty stillersiz we JavaScript-siz görkezeris.
Bu işde, zyýanly himiki sintez ýaly "ýaşyl" himiýanyň ýörelgelerine laýyk gelmek üçin Sophora sarymtyl ýaprak ekstraktyny azaldyjy we stabilizator hökmünde ulanýan ýönekeý we ekologiýa taýdan arassa usul arkaly ilkinji gezek rGO/nZVI kompozitleri sintez edildi. Kompozisiýanyň üstünlikli öndürilişini görkezýän SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR we zeta potensialy ýaly kompozitleriň üstünlikli sintezini tassyklamak üçin birnäçe gurallar ulanyldy. rGO we nZVI arasyndaky sinergetik täsiri öwrenmek üçin antibiotik doksisikliniň dürli başlangyç konsentrasiýalarynda täze kompozitleriň we arassa nZVI-niň aýrylma ukyby deňeşdirildi. 25 mg L-1, 25°C we 0,05g aýrylma şertlerinde arassa nZVI-niň adsorbsiýa aýrylma tizligi 90% boldy, rGO/nZVI kompoziti tarapyndan doksisikliniň adsorbsiýa aýrylma tizligi bolsa 94,6% ýetdi, bu bolsa nZVI we rGO-nyň bardygyny tassyklaýar. Adsorbsiýa prosesi ýalan-sekund tertibine laýyk gelýär we 25 °C we pH 7-de iň ýokary adsorbsiýa kuwwaty 31,61 mg g-1 bolan Freundlih modeli bilen gowy gabat gelýär. DC-ni aýyrmak üçin amatly mehanizm teklip edildi. Mundan başga-da, yzygiderli alty regenerasiýa siklinden soň rGO/nZVI kompozitiniň gaýtadan ulanylyp bilinmegi 60% boldy.
Suw ýetmezçiligi we hapalanma häzirki wagtda ähli ýurtlar üçin çynlakaý howp döredýär. Soňky ýyllarda COVID-19 pandemiýasy döwründe önümçiligiň we sarp edilişiň artmagy sebäpli suwuň hapalanmagy, esasanam antibiotikleriň hapalanmagy artdy1,2,3. Şonuň üçin hapa suwlardaky antibiotikleri ýok etmek üçin netijeli tehnologiýany işläp düzmek gyssagly wezipe bolup durýar.
Tetrasiklin toparyndan çydamly ýarym sintetiki antibiotikleriň biri doksisiklin (DC)4,5. Ýerasty we ýerüsti suwlardaky DC galyndylarynyň metabolizlenip bilmeýändigi, diňe 20-50% -iniň metabolizlenip, galan böleginiň daşky gurşawa goýberilýändigi we ekologiýa we saglyk bilen baglanyşykly çynlakaý kynçylyklara sebäp bolýandygy habar berildi6.
DC-niň pes derejede täsirlenmegi suw fotosintez mikroorganizmlerini öldürip, antimikrob bakteriýalarynyň ýaýramagyna howp salyp we antimikrob garşylygyny ýokarlandyryp biler, şonuň üçin bu hapa maddany hapa suwlardan aýyrmaly. DC-niň suwda tebigy dargamagy örän haýal prosesdir. Fotoliz, biodegradasiýa we adsorbsiýa ýaly fiziki-himiki prosesler diňe pes konsentrasiýalarda we örän pes tizlikde dargap biler7,8. Şeýle-de bolsa, iň ykdysady, ýönekeý, ekologiýa taýdan arassa, işlemegi aňsat we netijeli usul adsorbsiýadyr9,10.
Nano nol walentli demir (nZVI) metronidazol, diazepam, siprofloksasin, hloramfenikol we tetrasiklin ýaly suwdan köp sanly antibiotikleri aýryp bilýän örän güýçli materialdyr. Bu ukyp nZVI-nyň ýokary reaksiýa ukyby, uly ýüz meýdany we köp sanly daşarky baglanyşyk ýerleri ýaly ajaýyp häsiýetleri bilen baglanyşyklydyr11. Şeýle-de bolsa, nZVI wan der Wells güýçleri we ýokary magnit häsiýetleri sebäpli suwly gurşawlarda agregasiýa meýilli, bu bolsa nZVI10,12-niň reaksiýa ukybyny peseldýän oksid gatlaklarynyň emele gelmegi sebäpli hapalanmalary aýyrmakdaky netijeliligini peseldýär. nZVI bölejikleriniň aglomerasiýasyny olaryň ýüzlerini surfaktantlar we polimerler bilen üýtgetmek ýa-da olary kompozitler görnüşinde beýleki nanomateriallar bilen birleşdirmek arkaly azaltmak mümkin, bu bolsa olaryň daşky gurşawda durnuklylygyny ýokarlandyrmak üçin amatly çemeleşme bolup çykdy13,14.
Grafen, petek torunda ýerleşdirilen sp2-gibridleşdirilen uglerod atomlaryndan ybarat bolan iki ölçegli uglerod nanomaterialdyr. Onuň uly ýüz meýdany, uly mehaniki güýji, ajaýyp elektrokatalitik işjeňligi, ýokary ýylylyk geçirijiligi, çalt elektron hereketliligi we ýüzünde organiki däl nanopartikullary saklamak üçin amatly daşaýjy materialy bar. Metal nanopartikullarynyň we grafeniň utgaşmasy her bir materialyň aýratyn peýdasyndan ep-esli ýokary bolup biler we ýokary fiziki we himiki häsiýetleri sebäpli suwy has netijeli arassalamak üçin nanopartikullaryň optimal paýlanyşyny üpjün edýär15.
Ösümlik ekstraktlary, elýeterli, arzan, bir tapgyrly, ekologiýa taýdan howpsuz we reduksiýa agentleri hökmünde ulanylyp bilinýändigi üçin, reduksiýa edilen grafen oksidiniň (rGO) we nZVI sintezinde giňden ulanylýan zyýanly himiki reduksiýa agentlerine iň gowy alternatiwa bolup durýar. Flavonoidler we fenol birleşmeleri ýaly, olar hem stabilizator hökmünde hereket edýär. Şonuň üçin, bu gözlegde rGO/nZVI kompozitleriniň sintezi üçin abatlaýjy we ýapyjy agent hökmünde Atriplex halimus L. ýaprak ekstrakty ulanyldy. Amaranthaceae maşgalasyndan bolan Atriplex halimus, giň geografik aralyga eýe bolan azot söýýän köpýyllyk gyrymsy ösümlikdir16.
Elýeterli edebiýata görä, Atriplex halimus (A. halimus) ilkinji gezek ykdysady we ekologiýa taýdan arassa sintez usuly hökmünde rGO/nZVI kompozitlerini ýasamak üçin ulanyldy. Şeýlelik bilen, bu işiň maksady dört bölekden ybarat: (1) A. halimus suw ýaprak ekstraktyny ulanyp, rGO/nZVI we ene-ata nZVI kompozitleriniň fitosintezi, (2) üstünlikli öndürilişini tassyklamak üçin köp sanly usullary ulanyp, fitosintezlenen kompozitleriň häsiýetnamasy, (3) dürli reaksiýa parametrlerinde doksisiklin antibiotikleriniň organiki hapalanmalaryny adsorbsiýa etmekde we aýyrmakda rGO we nZVI-niň sinergetik täsirini öwrenmek, adsorbsiýa prosesiniň şertlerini optimizirlemek, (3) gaýtadan işlemek siklinden soň dürli üznüksiz işlemelerde kompozit materiallary öwrenmek.
Doksisiklin gidrohlorid (DC, MM = 480.90, himiki formula C22H24N2O·HCl, 98%), demir hlorid geksahidrat (FeCl3.6H2O, 97%), ABŞ-nyň Sigma-Aldrich şäherinden satyn alnan grafit poroşogy. Natriý gidroksid (NaOH, 97%), etanol (C2H5OH, 99.9%) we duz turşusy (HCl, 37%) ABŞ-nyň Merck şäherinden satyn alyndy. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 we MgCl2 Tianjin Comio Chemical Reagent Co., Ltd. şäherinden satyn alyndy. Ähli reagentler ýokary analitik arassalyga eýedir. Ähli suwly erginleri taýýarlamak üçin iki gezek distille edilen suw ulanyldy.
A. halimus-yň wekilçilikli nusgalary Nil deltasyndaky tebigy ýaşaýyş ýerlerinden we Müsüriň Ortaýer deňziniň kenarýakasyndaky ýerlerden ýygnaldy. Ösümlik materiallary degişli milli we halkara görkezmelere laýyklykda ýygnaldy17. Professor Manal Fawzi Boulos18-e laýyklykda ösümlik nusgalaryny kesgitledi we Aleksandriýa uniwersitetiniň Daşky gurşaw ylymlary bölümi ylmy maksatlar üçin öwrenilen ösümlik görnüşlerini ýygnamaga ygtyýar berýär. Nusga talonlary Tanta uniwersitetiniň gerbariýinde (TANE), 14 122–14 127 talonlarynda, ýerleşdirilen materiallara elýeterliligi üpjün edýän umumy gerbariýada saklanýar. Mundan başga-da, tozany ýa-da hapaçylygy aýyrmak üçin ösümligiň ýapraklaryny kiçi böleklere bölüň, 3 gezek kran we distille edilen suw bilen ýuwuň we soňra 50°C-da guradyň. Ösümlik ezildi, 5 g ownuk poroşok 100 ml distille edilen suwa batyryldy we ekstrakt almak üçin 70°C-da 20 minutlap garyşdyryldy. Alnan Bacillus nicotianae ekstrakty Whatman filtr kagyzyndan süzüldi we mundan beýläk ulanmak üçin arassa we sterilizirlenen turbalarda 4°C-de saklandy.
1-nji suratda görkezilişi ýaly, GO modifisirlenen Hummers usuly bilen grafit poroşogyndan ýasaldy. 10 mg GO poroşogy 50 ml deionlaşdyrylan suwda 30 minutlap ultrases arkaly eredildi, soňra 0,9 g FeCl3 we 2,9 g NaAc 60 minutlap garyşdyryldy. Garyşdyrylan ergine 20 ml atripleks ýaprak ekstrakty goşuldy we 80°C-da 8 sagat goýuldy. Netijede dörän gara suspenziýa süzüldi. Taýýarlanan nanokompozitler etanol we bidistillenen suw bilen ýuwuldy we soňra 50°C-da 12 sagatlap wakuum peçde guradyldy.
Atriplex halimus ekstraktyny ulanyp, rGO/nZVI we nZVI kompleksleriniň ýaşyl sinteziniň we DC antibiotikleriniň hapalanan suwdan aýrylmagynyň shematiki we sanly fotosuratlary.
Gysgaça aýdylanda, 1-nji suratda görkezilişi ýaly, 0,05 M Fe3+ ionlaryny öz içine alýan 10 ml demir hlorid ergininden 20 ml ajy ýaprak ekstrakty erginine damja damjasy goşulyp, ortaça gyzdyrylyp we garyşdyrylyp, 60 minutlap gaýnadyldy, soňra ergin gara bölejikleri almak üçin 14,000 aý/min tizlikde (Hermle, 15,000 aý/min) 15 minutlap santrifuga edildi, soňra olar etanol we distille edilen suw bilen 3 gezek ýuwuldy we soňra 60° C-de wakuum peçde gije guradyldy.
Ösümlikler tarapyndan sintezlenen rGO/nZVI we nZVI kompozitleri 200-800 nm skanirleme diapazonynda UV-görünýän spektroskopiýa (T70/T80 seriýaly UV/Vis spektrofotometrleri, PG Instruments Ltd, Beýik Britaniýa) arkaly häsiýetlendirildi. rGO/nZVI we nZVI kompozitleriniň topografiýasyny we ölçeg paýlanyşyny seljermek üçin TEM spektroskopiýasy (JOEL, JEM-2100F, Ýaponiýa, tizleşdiriji naprýaženiýe 200 kV) ulanyldy. Dikeldiş we durnuklaşdyrmak prosesine jogapkär ösümlik ekstraktlarynda gatnaşyp biljek funksional toparlary bahalandyrmak üçin FT-IR spektroskopiýasy geçirildi (4000-600 sm-1 diapazonynda JASCO spektrometri). Mundan başga-da, sintezlenen nanomateriallaryň ýüz zarýadyny öwrenmek üçin zeta potensial analizatory (Zetasizer Nano ZS Malvern) ulanyldy. Toz görnüşli nanomateriallaryň rentgen difraksiya ölçegleri üçin 2θ aralygynda 20°-dan 80°-a çenli tokda (40 mA), naprýaženiýede (45 kV) we CuKa1 şöhlelenmesinde (\(\lambda =\ ) 1.54056 Ao) işleýän rentgen difraktometri (X'PERT PRO, Niderlandlar) ulanyldy. Energiýa dispersiýa ediji rentgen spektrometri (EDX) (model JEOL JSM-IT100) XPS-de -10-dan 1350 eV-a çenli Al K-α monohromatik rentgen şöhlelerini ýygnalanda element düzümini öwrenmek üçin jogapkärdi, nokat ölçegi 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, ABŞ), doly spektriň geçirijilik energiýasy 200 eV, dar spektr bolsa 50 eV. Toz nusgasy nusga saklaýjynyň üstüne basylýar, ol wakuum kamerasyna ýerleşdirilýär. Baglanyşyk energiýasyny kesgitlemek üçin 284.58 eV-de C 1s spektri esas hökmünde ulanyldy.
Adsorbsiýa tejribeleri sintezlenen rGO/nZVI nanokompozitleriniň suwly erginlerden doksisiklini (DC) aýyrmakdaky netijeliligini barlamak üçin geçirildi. Adsorbsiýa tejribeleri 25 ml Erlenmeyer kolbalarynda 200 aýlaw/minut tizlikde orbital silkdirijide (Stuart, Orbital Shaker/SSL1) 298 K temperaturada geçirildi. DC esasy erginini (1000 ppm) iki distille suw bilen suwlandyrmak arkaly. rGO/nSVI dozasynyň adsorbsiýa netijeliligine täsirini bahalandyrmak üçin 20 ml DC erginine dürli agramdaky (0,01–0,07 g) nanokompozitler goşuldy. Kinetikany we adsorbsiýa izotermalaryny öwrenmek üçin 0,05 g adsorbent başlangyç konsentrasiýaly (25–100 mg L–1) CD suwly erginine batyryldy. DC-niň aýrylmagyna pH-nyň täsiri pH-da (3–11) we 25°C-da başlangyç konsentrasiýada 50 mg L-1 bilen öwrenildi. Sistemanyň pH-ny az mukdarda HCl ýa-da NaOH erginini (Crison pH metr, pH metr, pH 25) goşmak bilen sazlaň. Mundan başga-da, 25-55°C aralygynda adsorbsiýa tejribelerine reaksiýa temperaturasynyň täsiri öwrenildi. Adsorbsiýa prosesine ion güýjüniň täsiri dürli konsentrasiýadaky NaCl (0,01–4 mol L–1) DC-niň başlangyç konsentrasiýasynda 50 mg L–1, pH 3 we 7), 25°C we 0,05 g adsorbent dozasynda goşmak arkaly öwrenildi. Adsorbsiýa edilmedik DC-niň adsorbsiýasy 270 we 350 nm maksimum tolkun uzynlyklarynda (λmax) 1,0 sm ýol uzynlygyndaky kwars küwetleri bilen enjamlaşdyrylan iki şöhleli UV-Vis spektrofotometri (T70/T80 seriýasy, PG Instruments Ltd, Beýik Britaniýa) arkaly ölçeldi. DC antibiotikleriniň aýrylmagynyň göterimi (R%; 1-nji deňleme) we DC-niň adsorbsiýa mukdary, qt, 2-nji deňleme (mg/g) aşakdaky deňleme arkaly ölçeldi.
bu ýerde %R DC aýyrmak ukyby (%), Co 0 wagtyndaky başlangyç DC konsentrasiýasy we C degişlilikde t wagtyndaky DC konsentrasiýasydyr (mg L-1).
bu ýerde qe adsorbentiň birlik massasyna adsorbsiýa edilen DC-niň mukdarydyr (mg g-1), Co we Ce degişlilikde nol wagtdaky we deňagramlylykdaky konsentrasiýalardyr (mg l-1), V erginiň göwrümidir (l) we m adsorbsiýa massa reagentidir (g).
SEM suratlary (2A–C suratlar) sferiki demir nanopartikullary bolan rGO/nZVI kompozitiniň lamellar morfologiýasyny görkezýär, bu bolsa nZVI NP-leriniň rGO ýüzüne üstünlikli birikdirilmegini görkezýär. Mundan başga-da, rGO ýapragynda käbir gyrymsyklar bar, bu bolsa A. halimus GO-nyň dikeldilmegi bilen bir wagtda kislorod saklaýan toparlaryň aýrylmagyny tassyklaýar. Bu uly gyrymsyklar demir NP-leriniň işjeň ýüklenýän ýerleri hökmünde hereket edýär. nZVI suratlary (2D-F surat) sferiki demir NP-leriniň örän dargap, agregasiýa etmeýändigini görkezdi, bu bolsa ösümlik ekstraktynyň botaniki komponentleriniň örtük tebigaty bilen baglanyşyklydyr. Bölejikleriň ululygy 15–26 nm aralygynda üýtgedi. Şeýle-de bolsa, käbir sebitlerde nZVI-nyň ýokary netijeli adsorbsiýa ukybyny üpjün edip bilýän, sebäbi olar nZVI-nyň ýüzünde DC molekulalaryny tutmak mümkinçiligini artdyryp bilýän mezopor morfologiýasy bar. Rosa Damask ekstrakty nZVI sintezi üçin ulanylanda, alnan NP-ler birmeňzeş däl, boşluklar we dürli görnüşler bilen boldy, bu bolsa olaryň Cr(VI) adsorbsiýasyndaky netijeliligini peseltdi we reaksiýa wagtyny uzaltdy 23. Netijeler, esasan, dürli nanometr ölçegli, aýdyň aglomerasiýasyz sferiki nanopartikullar bolan dub we tut ýapraklaryndan sintezlenen nZVI bilen gabat gelýär.
rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) kompozitleriniň SEM suratlary we nZVI/rGO (G) we nZVI (H) kompozitleriniň EDX nagyşlary.
Ösümlik sintezlenen rGO/nZVI we nZVI kompozitleriniň elementar düzümi EDX ulanylyp öwrenildi (2G surat, H). Barlaglar nZVI-nyň ugleroddan (massa boýunça 38,29%), kisloroddan (massa boýunça 47,41%) we demirden (massa boýunça 11,84%) ybaratdygyny görkezýär, ýöne ösümlik ekstraktlaryndan alnyp bilinýän fosfor24 ýaly beýleki elementleriň hem bardygyny görkezýär. Mundan başga-da, uglerodyň we kislorodyň ýokary göterimi ýerasty nZVI nusgalarynda ösümlik ekstraktlaryndan alynýan fitokimiki maddalaryň bolmagy bilen baglanyşyklydyr. Bu elementler rGO-da deň paýlanypdyr, ýöne dürli gatnaşykda: C (39,16 agram %), O (46,98 agram %) we Fe (10,99 agram %), EDX rGO/nZVI şeýle hem ösümlik ekstraktlary bilen baglanyşykly bolup bilýän S ýaly beýleki elementleriň bardygyny görkezýär, olaryň ulanylýandygyny görkezýär. A. halimus ulanylyp rGO/nZVI kompozitindäki häzirki C:O gatnaşygy we demir mukdary ewkalipt ýapragy ekstraktyny ulanmakdan has gowy, sebäbi ol C (23.44 agramy), O (68.29 agramy%) we Fe (8.27 agramy%) düzümini häsiýetlendirýär 25. Nataša we beýlekiler, 2022-nji ýylda dub we tut ýapraklaryndan sintezlenen nZVI-niň meňzeş elementar düzümi barada habar berdiler we ýaprak ekstraktynda saklanýan polifenol toparlarynyň we beýleki molekulalaryň reduksiýa prosesi üçin jogapkärdigini tassykladylar.
Ösümliklerde sintezlenen nZVI-nyň morfologiýasy (S2A, B surat) sferiki we bölekleýin düzgünsiz bolup, ortaça bölejik ölçegi 23.09 ± 3.54 nm boldy, ýöne wan der Waals güýçleri we ferromagnetizm sebäpli zynjyr agregatlary syn edildi. Bu esasan granular we sferiki bölejik görnüşi SEM netijeleri bilen gowy gabat gelýär. Şeýle syn Abdelfatah we beýlekiler tarapyndan 2021-nji ýylda nZVI11 sintezinde kastor noýbasynyň ýaprak ekstrakty ulanylanda tapyldy. nZVI-da azaldyjy agent hökmünde ulanylýan Ruelas tuberosa ýaprak ekstrakty NP-leri hem diametri 20-den 40 nm26-a çenli sferiki görnüşe eýedir.
Gibrid rGO/nZVI kompozit TEM suratlary (S2C-D surat) rGO-nyň nZVI NP-leri üçin köp sanly ýükleme ýerlerini üpjün edýän çetki gyrymsyklary we gyrymsyklary bolan bazal tekizlikdigini görkezdi; bu lamellar morfologiýasy rGO-nyň üstünlikli öndürilmegini hem tassyklaýar. Mundan başga-da, nZVI NP-leri 5,32 nm-den 27 nm-e çenli bölejik ölçegleri bolan sferiki görnüşe eýedir we rGO gatlagynda diýen ýaly deň derejede dispersiýa bilen ýerleşdirilen. Fe NP-lerini/rGO-ny sintezlemek üçin ewkalipt ýapragynyň ekstrakty ulanyldy; TEM netijeleri şeýle hem rGO gatlagyndaky gyrymsyklaryň arassa Fe NP-lerine garanyňda Fe NP-leriniň dispersiýasyny has gowylaşdyrandygyny we kompozitleriň reaksiýa ukybyny ýokarlandyrandygyny tassyklady. Bagheri we beýlekiler 28 kompozitiň ortaça demir nanopartikul ölçegi takmynan 17,70 nm bolan ultrases tehnikalary ulanylyp öndürilende şoňa meňzeş netijeler gazandylar.
A. halimus, nZVI, GO, rGO we rGO/nZVI kompozitleriniň FTIR spektrleri 3A suratda görkezilen. A. halimus ýapraklarynda ýüzleý funksional toparlaryň bolmagy 3336 sm-1-de, bu polifenollara we 1244 sm-1-de, bu bolsa belogyň öndürýän karbonil toparlaryna gabat gelýär. 2918 sm-1-de alkanlar, 1647 sm-1-de alkenler we 1030 sm-1-de CO-O-CO giňeltmeleri ýaly beýleki toparlar hem syn edildi, bu bolsa möhürleýji agentler hökmünde hereket edýän we Fe2+-dan Fe0-a we GO-dan rGO29-a gaýdyp gelmek üçin jogapkär bolan ösümlik komponentleriniň bardygyny görkezýär. Umuman, nZVI spektrleri ajy şekerler bilen birmeňzeş siňdiriş piklerini görkezýär, ýöne biraz üýtgedilen pozisiýa bilen. 3244 sm-1-de OH dartgyn titremeleri (fenollar) bilen baglanyşykly güýçli zolak peýda bolýar, 1615-däki iň ýokary dereje C=C-e gabat gelýär we 1546 we 1011 sm-1-däki zolaklar C=O-nyň (polifenollar we flavonoidler) dartgynmagy sebäpli döreýär, aromatik aminleriň CN-toparlary we alifatik aminler degişlilikde 1310 sm-1 we 1190 sm-1-de hem syn edildi13. GO-nyň FTIR spektri 1041 sm-1-de alkoksi (CO) dartgyn zolagy, 1291 sm-1-de epoksi (CO) dartgyn zolagy, C=O dartgynlygy ýaly köp sanly ýokary intensiwli kislorod saklaýan toparlaryň bardygyny görkezýär. 1619 sm-1-de C=C dartgyn titreme zolagy, 1708 sm-1-de zolak we 3384 sm-1-de OH toparynyň dartgyn titremeleriniň giň zolagy peýda boldy, bu bolsa grafit prosesini üstünlikli oksidleşdirýän kämilleşdirilen Hummers usuly bilen tassyklanýar. rGO we rGO/nZVI kompozitlerini GO spektrleri bilen deňeşdirende, 3270 sm-1-de OH ýaly käbir kislorod saklaýan toparlaryň intensiwligi ep-esli azalýar, beýlekileri, meselem, 1729 sm-1-de C=O, doly azalýar. bu bolsa A. halimus ekstrakty tarapyndan GO-da kislorod saklaýan funksional toparlaryň üstünlikli aýrylandygyny görkezýär. C=C dartgynlygynda rGO-nyň täze ýiti häsiýetli depeleri 1560 we 1405 sm-1 töwereginde syn edilýär, bu bolsa GO-nyň rGO-a peselmegini tassyklaýar. 1043-den 1015 sm-1-e we 982-den 918 sm-1-e çenli üýtgeşmeler syn edildi, ähtimal, ösümlik materialynyň goşulmagy sebäplidir31,32. Weng we beýlekiler, 2018-nji ýylda GO-da kislorodly funksional toparlaryň ep-esli gowşandygyny hem synladylar, bu bolsa bioreduksiya arkaly rGO-nyň üstünlikli emele gelmegini tassyklaýar, sebäbi reduksiya edilen demir grafen oksid kompozitlerini sintezlemek üçin ulanylan ewkalipt ýaprak ekstraktlary ösümlik komponentleriniň funksional toparlarynyň has ýakyn FTIR spektrlerini görkezdi.33
A. Galliýiň FTIR spektri, nZVI, rGO, GO, kompozit rGO/nZVI (A). rGO, GO, nZVI we rGO/nZVI kompozitleriniň rentgenogrammasy (B).
rGO/nZVI we nZVI kompozitleriniň emele gelmegi esasan rentgen difraksiýa nagyşlary bilen tassyklanyldy (3B surat). Ýokary intensiwlikli Fe0 pik 2Ɵ 44.5°-da syn edildi, bu indeks (110)-a laýyk gelýär (JCPDS № 06–0696)11. (311) tekizliginiň 35.1°-daky başga bir pik magnetit Fe3O4-e degişli, 63.2° ϒ-FeOOH-yň bolmagy sebäpli (440) tekizliginiň Miller indeksi bilen baglanyşykly bolup biler (JCPDS № 17-0536)34. GO-nyň rentgen nagyşynda 2Ɵ 10.3°-da ýiti pik we 21.1°-da başga bir pik görkezilýär, bu bolsa grafidiň doly gabyklanmagyny görkezýär we GO35-iň ýüzünde kislorod saklaýan toparlaryň bardygyny görkezýär. rGO we rGO/nZVI kompozit nusgalary, degişlilikde rGO we rGO/nZVI kompozitleri üçin 2Ɵ 22.17 we 24.7°-da häsiýetli GO depeleriniň ýitip gitmegini we giň rGO depeleriniň emele gelmegini bellige aldy, bu bolsa ösümlik ekstraktlary tarapyndan GO-nyň üstünlikli dikeldilmegini tassyklady. Şeýle-de bolsa, kompozit rGO/nZVI nusgasynda, Fe0 (110) we bcc Fe0 (200) tor tekizligi bilen baglanyşykly goşmaça depeler degişlilikde 44.9\(^\circ\) we 65.22\(^\circ\)-da syn edildi.
Zeta potensialy bölejigiň ýüzüne birikdirilen ion gatlagy bilen materialyň elektrostatik häsiýetlerini kesgitleýän we onuň durnuklylygyny ölçeýän suwly erginiň arasyndaky potensialdyr37. Ösümlikler tarapyndan sintezlenen nZVI, GO we rGO/nZVI kompozitleriniň Zeta potensialynyň seljermesi, S1A-C suratda görkezilişi ýaly, olaryň ýüzünde degişlilikde -20.8, -22 we -27.4 mV negatiw zarýadlaryň bolmagy sebäpli olaryň durnuklylygyny görkezdi. Şeýle netijeler, zeta potensialy gymmatlyklary -25 mV-dan az bolan bölejikleri öz içine alýan erginleriň, adatça, bu bölejikleriň arasyndaky elektrostatik itekleme sebäpli ýokary derejeli durnuklylyk görkezýändigini aýdýan birnäçe hasabat bilen gabat gelýär. rGO we nZVI-nyň utgaşmasy kompozitiň has köp negatiw zarýadlary almagyna mümkinçilik berýär we şeýlelik bilen diňe GO ýa-da nZVI-den has ýokary durnuklylyga eýedir. Şonuň üçin elektrostatik itekleme hadysasy durnukly rGO/nZVI39 kompozitleriniň emele gelmegine getirer. GO-nyň negatiw ýüzi onuň suwly gurşawda aglomerasiýa bolmazdan deň derejede ýaýramagyna mümkinçilik berýär, bu bolsa nZVI bilen özara täsirleşmek üçin amatly şertleri döredýär. Negatiw zarýad ajy gawun ekstraktynda dürli funksional toparlaryň bolmagy bilen baglanyşykly bolup biler, bu bolsa GO bilen demir prekursorlarynyň we ösümlik ekstraktynyň degişlilikde rGO we nZVI, şeýle hem rGO/nZVI kompleksini emele getirmek üçin özara täsirleşýändigini tassyklaýar. Bu ösümlik birleşmeleri şeýle hem örtüji agentler hökmünde hereket edip bilerler, sebäbi olar emele gelen nanopartikullaryň agregasiýasynyň öňüni alýar we şeýlelik bilen olaryň durnuklylygyny ýokarlandyrýar40.
nZVI we rGO/nZVI kompozitleriniň element düzümi we walentlik derejeleri XPS arkaly kesgitlendi (4-nji surat). Umumy XPS gözlegi rGO/nZVI kompozitiniň esasan C, O we Fe elementlerinden ybaratdygyny görkezdi, bu bolsa EDS kartalaşdyrmasyna laýyk gelýär (4F–H surat). C1s spektri degişlilikde CC, CO we C=O-ny görkezýän 284.59 eV, 286.21 eV we 288.21 eV-däki üç depeden ybarat. O1s spektri degişlilikde O=CO, CO we NO toparlaryna degişli edilen 531.17 eV, 532.97 eV we 535.45 eV-ni öz içine alýan üç depeden ybarat boldy. Şeýle-de bolsa, 710.43, 714.57 we 724.79 eV-däki depeler degişlilikde Fe 2p3/2, Fe+3 we Fe p1/2-e degişlidir. nZVI-nyň XPS spektrleri (4C-E surat) C, O we Fe elementleri üçin pikleri görkezdi. 284.77, 286.25 we 287.62 eV pikleri degişlilikde CC, C-OH we CO diýlip atlandyrylýan demir-uglerod erginleriniň bardygyny tassyklaýar. O1s spektri üç pik bilen gabat geldi: C–O/demir karbonat (531.19 eV), gidroksil radikal (532.4 eV) we O–C=O (533.47 eV). 719.6 pik Fe0-a degişli, FeOOH bolsa 717.3 we 723.7 eV pikleri görkezýär, mundan başga-da, 725.8 eV pik Fe2O342.43-iň bardygyny görkezýär.
Degişlilikde nZVI we rGO/nZVI kompozitleriniň XPS barlaglary (A, B). nZVI C1s (C), Fe2p (D) we O1s (E) hem-de rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) kompozitleriniň doly spektrleri.
N2 adsorbsiýa/desorbsiýa izotermasy (5A, B surat) nZVI we rGO/nZVI kompozitleriniň II görnüşe degişlidigini görkezýär. Mundan başga-da, rGO bilen körleden soň nZVI-niň hususy ýüz meýdany (SBET) 47.4549-dan 152.52 m2/g çenli ýokarlandy. Bu netijäni rGO körleden soň nZVI-niň magnit häsiýetleriniň peselmegi, şonuň bilen bölejikleriň agregasiýasyny azaltmak we kompozitleriň ýüz meýdanyny artdyrmak bilen düşündirip bolýar. Mundan başga-da, 5C suratda görkezilişi ýaly, rGO/nZVI kompozitiniň gözenek göwrümi (8.94 nm) asyl nZVI-den (2.873 nm) ýokarydyr. Bu netije El-Monaem we beýlekiler bilen ylalaşýar. 45.
Başlangyç konsentrasiýasynyň ýokarlanmagyna baglylykda rGO/nZVI kompozitleri bilen asyl nZVI arasyndaky DC-ni aýyrmak üçin adsorbsiýa ukybyny bahalandyrmak üçin, dürli başlangyç konsentrasiýalardaky DC-e her bir adsorbentiň hemişelik dozasyny (0,05 g) goşmak arkaly deňeşdirme geçirildi. Barlag ergini [25]. –100 mg l–1] 25°C-de. Netijeler rGO/nZVI kompozitiniň aýyrmak netijeliliginiň (94,6%) pes konsentrasiýada (25 mg L-1) asyl nZVI-den (90%) ýokarydygyny görkezdi. Şeýle-de bolsa, başlangyç konsentrasiýa 100 mg L-1-e çenli ýokarlandyrylanda, rGO/nZVI-niň we ene nZVI-niň aýyrmak netijeliligi degişlilikde 70% we 65% -e çenli pese gaçdy (6A surat), bu bolsa aktiw ýerleriň azlygy we nZVI bölejikleriniň dargamagy bilen baglanyşykly bolup biler. Tersine, rGO/nZVI DC aýyrmakda has ýokary netijeliligi görkezdi, bu bolsa rGO bilen nZVI arasyndaky sinergetik täsir bilen baglanyşykly bolup biler, bu ýerde adsorbsiýa üçin elýeterli durnukly işjeň merkezleriň has ýokary bolmagy we rGO/nZVI ýagdaýynda, nZVI-den has köp DC adsorbsiýa edilip bilinmegi mümkin. Mundan başga-da, 6B suratda rGO/nZVI we nZVI kompozitleriniň adsorbsiýa kuwwatynyň degişlilikde 9,4 mg/g-den 30 mg/g-e we 9 mg/g-e çenli ýokarlanandygy, başlangyç konsentrasiýasynyň 25–100 mg/L. -1,1-den 28,73 mg g-1-e çenli ýokarlanandygy görkezilýär. Şonuň üçin DC aýyrmak tizligi başlangyç DC konsentrasiýasy bilen negatiw baglanyşykly boldy, bu bolsa her bir adsorbent tarapyndan erginde DC-niň adsorbsiýasy we aýrylmagy üçin goldanylýan reaksiýa merkezleriniň çäkli sany bilen baglanyşyklydy. Şeýlelik bilen, bu netijelerden rGO/nZVI kompozitleriniň adsorbsiýa we gaýtaryş netijeliliginiň has ýokarydygy we rGO/nZVI-niň düzüminde rGO-nyň hem adsorbent, hem-de daşaýjy material hökmünde ulanylyp bilinjekdigi barada netije çykarmak bolýar.
rGO/nZVI we nZVI kompozitleri üçin aýyrmak netijeliligi we DC adsorbsiýa kuwwaty (A, B) [Co = 25 mg l-1–100 mg l-1, T = 25 °C, doza = 0.05 g], pH boldy. rGO/nZVI kompozitleri üçin adsorbsiýa kuwwaty we DC aýyrmak netijeliligi (C) [Co = 50 mg L–1, pH = 3–11, T = 25 °C, doza = 0.05 g].
Eriýäniň pH derejesi adsorbsiýa proseslerini öwrenmekde möhüm faktor bolup durýar, sebäbi ol adsorbentiň ionlaşma, görnüşleşme we ionlaşma derejesine täsir edýär. Synag 25°C-de adsorbentiň hemişelik dozasy (0,05 g) we pH aralygynda (3–11) 50 mg L-1 başlangyç konsentrasiýasy bilen geçirildi. Edebiýat synyna görä46, DC dürli pH derejelerinde birnäçe ionlaşyp bolýan funksional toparlary (fenollar, amino toparlar, spirtler) bolan amfifil molekuladyr. Netijede, DC-niň dürli funksiýalary we rGO/nZVI kompozitiniň ýüzündäki degişli gurluşlar elektrostatik taýdan özara täsirleşip, kationlar, zwitterionlar we anionlar görnüşinde bolup biler, DC molekulasy pH < 3.3-de kation (DCH3+), zwitterion (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 we anion (DCH− ýa-da DC2−) görnüşinde pH 7.7-de bolup biler. Netijede, DC-niň dürli funksiýalary we rGO/nZVI kompozitiniň ýüzündäki degişli gurluşlar elektrostatik taýdan özara täsirleşip, kationlar, zwitterionlar we anionlar görnüşinde bolup biler, DC molekulasy pH < 3.3-de kation (DCH3+), zwitterion (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 we anion (DCH- ýa-da DC2-) görnüşinde pH 7.7-de bolup biler. В результаттате различныеункции ДК и связанных с ним на по поверхности зозозита rGO / nZVI могут вазимодействовать мсристстатически и могут существовать в ват ка ковов, циттер-ионов (DCH3 +) при рН <3,3, цвиттер-ионный (DCH20) 3,3
DC-niň suwly ergininiň adsorbsiýasyna temperaturanyň täsiri (25–55°C) derejede geçirildi. 7A suratda DC antibiotikleriniň rGO/nZVI-de aýyrmagyň netijeliligine temperaturanyň ýokarlanmagynyň täsiri görkezilýär, aýyrmagyň we adsorbsiýanyň kuwwatynyň degişlilikde 83,44% we 13,9 mg/g-den 47% we 7,83 mg/g-a çenli ýokarlanandygy aýdyňdyr. Bu ep-esli azalma DC ionlarynyň ýylylyk energiýasynyň ýokarlanmagy bilen baglanyşykly bolup biler, bu bolsa desorbsiýa getirýär47.
rGO/nZVI kompozitlerinde CD-niň aýrylma netijeliligine we adsorbsiýa ukybyna temperaturanyň täsiri (A) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, Doza = 0.05 g], Adsorbent dozasynyň CD-niň aýrylma netijeliligine we aýrylma netijeliligine Ilkinji konsentrasiýanyň rGO/nSVI kompozitinde DC aýrylmasynyň adsorbsiýa ukybyna we netijeliligine täsiri (B) [Co = 50 mg L–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0.05 g].
Kompozit adsorbent rGO/nZVI-niň dozasyny 0,01 g-den 0,07 g-e çenli ýokarlandyrmagyň aýyrmagyň netijeliligine we adsorbsiýa ukybyna täsiri 7B suratda görkezilen. Adsorbentiň dozasynyň ýokarlanmagy adsorbsiýa kuwwatynyň 33,43 mg/g-den 6,74 mg/g-e çenli peselmegine getirdi. Şeýle-de bolsa, adsorbentiň dozasynyň 0,01 g-den 0,07 g-e çenli ýokarlanmagy bilen aýyrmagyň netijeliligi 66,8% -den 96% -e çenli ýokarlanýar, bu bolsa degişlilikde nanokompozit ýüzündäki işjeň merkezleriň sanynyň köpelmegi bilen baglanyşykly bolup biler.
Başlangyç konsentrasiýanyň adsorbsiýa ukybyna we aýyrmagyň netijeliligine täsiri [25–100 mg L-1, 25°C, pH 7, doza 0,05 g] öwrenildi. Başlangyç konsentrasiýa 25 mg L-1-den 100 mg L-1-e çenli ýokarlandyrylanda, rGO/nZVI kompozitiniň aýyrmagyň göterimi 94,6%-den 65%-e çenli azaldy (7C surat), ähtimal, islenýän işjeň ýerleriň ýoklugy sebäplidir. . DC49-yň uly konsentrasiýalaryny adsorbsiýa edýär. Beýleki tarapdan, başlangyç konsentrasiýa ýokarlananda, adsorbsiýa kuwwaty hem deňagramlylyga ýetýänçä 9,4 mg/g-den 30 mg/g-e çenli ýokarlandy (7D surat). Bu hökman reaksiýa, başlangyç DC konsentrasiýasynyň rGO/nZVI kompozitiniň 50 ýüzüne ýetmek üçin DC ion massa geçirijilik garşylygyndan ýokary bolmagy bilen hereketlendiriji güýjüň artmagy bilen baglanyşyklydyr.
Kontakt wagty we kinetiki barlaglar adsorbsiýanyň deňagramly wagtyny düşünmäge gönükdirilendir. Ilki bilen, kontakt wagtynyň ilkinji 40 minutynda adsorbsiýa edilen DC-niň mukdary tutuş wagtyň dowamynda (100 minut) adsorbsiýa edilen umumy mukdaryň takmynan ýarysyna deň boldy. Eritmedäki DC molekulalary çaknyşýarka, olaryň rGO/nZVI kompozitiniň ýüzüne çalt göçmegine sebäp bolýar we netijede uly adsorbsiýa bolýar. 40 minutdan soň, DC adsorbsiýasy 60 minutdan soň deňagramlylyga ýetýänçä kem-kemden we haýal artdy (7D surat). Ilkinji 40 minutda belli bir möçber adsorbsiýa edilendigi üçin, DC molekulalary bilen çaknyşyklar az bolar we adsorbsiýa edilmedik molekulalar üçin az aktiw ýerler elýeterli bolar. Şonuň üçin adsorbsiýa tizligini peseldip bolar51.
Adsorbsiýa kinetikasyny has gowy düşünmek üçin, psewdo birinji tertipli (8A surat), psewdo ikinji tertipli (8B surat) we Elowiçiň (8C surat) kinetiki modelleriniň çyzyk grafikleri ulanyldy. Kinetiki barlaglardan alnan parametrlerden (S1 tablisa), psewdosekund modeliniň adsorbsiýa kinetikasyny beýan etmek üçin iň gowy modeldigi aýdyňlaşýar, bu ýerde R2 gymmaty beýleki iki modeldäkiden ýokary kesgitlenýär. Hasaplanan adsorbsiýa kuwwatlyklarynyň (qe, kal) arasynda hem meňzeşlik bar. Psewdosekund tertip we tejribe gymmatlyklary (qe, eksp.) psewdosekund tertip beýleki modellerden has gowy modeldiginiň ýene bir subutnamasydyr. 1-nji tablisada görkezilişi ýaly, α (başlangyç adsorbsiýa tizligi) we β (desorbsiýa yzygiderliligi) gymmatlyklary adsorbsiýa tizliginiň desorbsiýa tizliginden ýokarydygyny tassyklaýar, bu bolsa DC-niň rGO/nZVI52 kompozitinde netijeli adsorbsiýa etmäge meýillidigini görkezýär.
Pseudo-ikinji tertipli (A), pseudo-birinji tertipli (B) we Elowiçiň (C) çyzykly adsorbsiýa kinetiki grafikleri [Co = 25–100 mg l–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0,05 g].
Adsorbsiýa izotermalarynyň öwrenilmegi adsorbsiýanyň (RGO/nRVI kompozit) dürli adsorbat konsentrasiýalarynda (DC) we ulgamyň temperaturalarynda adsorbsiýa ukybyny kesgitlemäge kömek edýär. Maksimal adsorbsiýa kuwwaty Lengmuir izotermasy arkaly hasaplandy, bu bolsa adsorbsiýanyň birmeňzeşdigini we adsorbentiň ýüzünde adsorbat monogatlagynyň emele gelmegini, olaryň arasynda özara täsir bolmazdan, öz içine alýandygyny görkezdi53. Giňden ulanylýan başga iki izoterma modeli Freundlih we Temkin modelleridir. Freundlih modeli adsorbsiýa kuwwatyny hasaplamak üçin ulanylmasa-da, ol dürli adsorbsiýa prosesini we adsorbentdäki boş ýerleriň dürli energiýalara eýedigini düşünmäge kömek edýär, Temkin modeli bolsa adsorbsiýanyň fiziki we himiki häsiýetlerini düşünmäge kömek edýär54.
9A-C suratlarynda degişlilikde Langmuir, Freindlich we Temkin modelleriniň çyzyk grafikleri görkezilýär. Freundlich (9A surat) we Langmuir (9B surat) çyzyk grafiklerinden hasaplanan we 2-nji tablisada görkezilen R2 gymmatlyklary rGO/nZVI kompozitinde DC adsorbsiýasynyň Freundlich (0.996) we Langmuir (0.988) izoterm modellerine we Temkin (0.985) eýerýändigini görkezýär. Langmuir izoterm modelini ulanyp hasaplanan iň ýokary adsorbsiýa kuwwaty (qmax) 31.61 mg g-1 boldy. Mundan başga-da, ölçegsiz bölüniş faktorynyň (RL) hasaplanan gymmaty 0 bilen 1 aralygynda (0.097) bolup, amatly adsorbsiýa prosesini görkezýär. Başgaça bolsa, hasaplanan Freundlich sabitligi (n = 2.756) bu siňdiriş prosesiniň artykmaçlygyny görkezýär. Temkin izotermasynyň çyzykly modeline görä (9C surat), rGO/nZVI kompozitinde DC-niň adsorbsiýasy fiziki adsorbsiýa prosesidir, sebäbi b ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55-dir. Fiziki adsorbsiýa adatça gowşak wan der Waals güýçleri arkaly amala aşyrylsa-da, rGO/nZVI kompozitlerinde göni tok adsorbsiýasy pes adsorbsiýa energiýalaryny talap edýär [56, 57].
Freundlich (A), Langmuir (B) we Temkin (C) çyzykly adsorbsiýa izotermalary [Co = 25–100 mg L–1, pH = 7, T = 25 °C, doza = 0.05 g]. rGO/nZVI kompozitleri (D) tarapyndan DC adsorbsiýasy üçin Want Hoff deňlemesiniň grafigi [Co = 25–100 mg l-1, pH = 7, T = 25–55 °C we doza = 0.05 g].
rGO/nZVI kompozitlerinden DC aýrylmagyna reaksiýa temperaturasynyň üýtgemeginiň täsirini bahalandyrmak üçin, entropiýanyň üýtgemegi (ΔS), entalpiýanyň üýtgemegi (ΔH) we erkin energiýanyň üýtgemegi (ΔG) ýaly termodinamiki parametrler 3 we 458 deňlemelerinden hasaplandy.
bu ýerde \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – termodinamiki deňagramlylyk sabiti, Ce we CAe – erginde degişlilikde rGO /nZVI ýüz deňagramlylygyndaky DC konsentrasiýalary. R we RT degişlilikde gaz sabiti we adsorbsiýa temperaturasydyr. ln Ke-ni 1/T-e garşy görkezmek, ∆S we ∆H-ni kesgitläp bolýan göni çyzygy berýär (9D surat).
Negatiw ΔH gymmaty prosessiň ekzotermikdigini görkezýär. Beýleki tarapdan, ΔH gymmaty fiziki adsorbsiýa prosesiniň içindedir. 3-nji tablisadaky negatiw ΔG gymmatlary adsorbsiýanyň mümkindigini we öz-özünden bolýandygyny görkezýär. ΔS-iň negatiw gymmatlary suwuklyk serhedinde adsorbent molekulalarynyň ýokary tertiplidigini görkezýär (3-nji tablisa).
4-nji tablisada rGO/nZVI kompoziti öňki barlaglarda habar berlen beýleki adsorbentler bilen deňeşdirilýär. VGO/nCVI kompozitiniň ýokary adsorbsiýa ukybyna eýedigi we suwdan DC antibiotiklerini aýyrmak üçin geljegi uly material bolup biljekdigi aýdyňdyr. Mundan başga-da, rGO/nZVI kompozitleriniň adsorbsiýasy 60 minut deňagramlaşma wagty bilen çalt prosesdir. rGO/nZVI kompozitleriniň ajaýyp adsorbsiýa häsiýetlerini rGO we nZVI-niň sinergetik täsiri bilen düşündirip bolýar.
10A, B suratlary rGO/nZVI we nZVI toplumlary tarapyndan DC antibiotiklerini aýyrmagyň rasional mehanizmini görkezýär. DC adsorbsiýasynyň netijeliligine pH-yň täsiri boýunça geçirilen tejribeleriň netijelerine görä, pH 3-den 7-ä çenli ýokarlananda, rGO/nZVI kompozitinde DC adsorbsiýasy elektrostatik özara täsirler bilen dolandyrylmady, sebäbi ol zwitterion hökmünde hereket etdi; şonuň üçin pH gymmatynyň üýtgemegi adsorbsiýa prosesine täsir etmedi. Soňra adsorbsiýa mehanizmini wodorod baglanyşygy, gidrofob täsirler we rGO/nZVI kompoziti bilen DC66 arasyndaky π-π üst-üste özara täsirler ýaly elektrostatik däl özara täsirler bilen dolandyryp bolýar. Gatlakly grafenleriň ýüzlerinde aromatik adsorbatlaryň mehanizminiň esasy hereketlendiriji güýç hökmünde π–π üst-üste özara täsirler bilen düşündirilendigi mälim. Kompozit π-π* geçişi sebäpli 233 nm-de siňdiriş maksimumy bolan grafene meňzeş gatlakly materialdyr. DC adsorbatynyň molekulýar gurluşynda dört aromatik halkanyň bardygyna esaslanyp, biz aromatik DC (π-elektron akseptory) bilen π-elektronlara baý sebitiň RGO ýüzüne /nZVI kompozitleriniň arasynda π-π-üýşme özara täsiriniň mehanizminiň bardygyny çakladyk. Mundan başga-da, 10B suratda görkezilişi ýaly, rGO/nZVI kompozitleriniň DC bilen molekulýar özara täsirini öwrenmek üçin FTIR barlaglary geçirildi we DC adsorbsiýasyndan soňky rGO/nZVI kompozitleriniň FTIR spektrleri 10B suratda görkezilen. 10b. 2111 sm-1-de täze pik syn edilýär, bu bolsa C=C baglanyşygynyň çarçuwa titremesine laýyk gelýär, bu bolsa 67 rGO/nZVI ýüzünde degişli organiki funksional toparlaryň bardygyny görkezýär. Beýleki pikler 1561-den 1548 sm-1-e we 1399-dan 1360 sm-1-e süýşýär, bu hem π-π özara täsirleriniň grafen we organiki hapalaýjylaryň adsorbsiýasynda möhüm rol oýnaýandygyny tassyklaýar68,69. DC adsorbsiýasyndan soň, OH ýaly käbir kislorod saklaýan toparlaryň intensiwligi 3270 sm-1-e çenli pese gaçdy, bu bolsa wodorod baglanyşygynyň adsorbsiýa mehanizmleriniň biridigini görkezýär. Şeýlelik bilen, netijelere esaslanyp, rGO/nZVI kompozitinde DC adsorbsiýasy esasan π-π üst-üste özara täsirleri we H-baglanyşyklary sebäpli ýüze çykýar.
DC antibiotikleriniň rGO/nZVI we nZVI kompleksleri tarapyndan adsorbsiýasynyň rasional mehanizmi (A). rGO/nZVI we nZVI-da DC-niň FTIR adsorbsiýa spektrleri (B).
nZVI-nyň 3244, 1615, 1546 we 1011 sm–1-däki siňdiriş zolaklarynyň intensiwligi nZVI-a DC adsorbsiýasyndan soň (10B surat) nZVI-a garanda ýokarlandy, bu bolsa DC-däki karboksil kislotasy O toparlarynyň mümkin bolan funksional toparlary bilen özara täsirleşmegi bilen baglanyşykly bolmaly. Şeýle-de bolsa, syn edilen ähli zolaklarda geçirijiligiň bu pes göterimi adsorbsiýa prosesinden öň nZVI-a garanda fitosintetik adsorbentiň (nZVI) adsorbsiýa netijeliliginde düýpli üýtgeşme ýokdugyny görkezýär. nZVI71 bilen DC aýyrmak boýunça käbir barlaglara görä, nZVI H2O bilen reaksiýa girende, elektronlar bölünip çykýar we soňra ýokary derejede azaldylýan işjeň wodorod öndürmek üçin H+ ulanylýar. Ahyrsoňy, käbir kation birleşmeleri işjeň wodoroddan elektronlary kabul edýär, netijede -C=N we -C=C- emele gelýär, bu bolsa benzol halkasynyň bölünmegi bilen baglanyşyklydyr.
Ýerleşdirilen wagty: 2022-nji ýylyň 14-nji noýabry