א דאנק פארן באזוכן Nature.com. די בראַוזער ווערסיע וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע CSS שטיצע. פֿאַר די בעסטע דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר ניצט אַן דערהייַנטיקטן בראַוזער (אָדער דיאַקטיווירט קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). אין דער דערווייל, צו ענשור ווייטערדיקע שטיצע, וועלן מיר רענדערן דעם וועבזייטל אָן סטילן און דזשאַוואַסקריפּט.
אין דעם ארבעט, זענען rGO/nZVI קאמפאזיטן סינטעזירט געווארן צום ערשטן מאל ניצנדיק א פשוטע און אומוועלט-פריינדלעכע פראצעדור ניצנדיק סאפארא געלע בלעטער עקסטראקט אלס א רעדוציר-אגענט און סטעיבאליזירער צו נאכקומען די פרינציפן פון "גרינער" כעמיע, ווי למשל ווייניגער שעדליכע כעמישע סינטעז. פארשידענע געצייג זענען גענוצט געווארן צו באשטעטיגן די געלונגענע סינטעז פון קאמפאזיטן, ווי למשל SEM, EDX, XPS, XRD, FTIR, און זעטא פאטענציאל, וואס ווייזן אויף געלונגענע קאמפאזיטן פאבריקאציע. די באזייטיגונג קאפאציטעט פון די נייע קאמפאזיטן און ריינע nZVI ביי פארשידענע אנפאנג קאנצענטראציעס פון דעם אנטיביאטיק דאקסיסיקלין איז געווארן פארגליכן צו אויספארשן דעם סינערגיסטישן עפעקט צווישן rGO און nZVI. אונטער די באזייטיגונג באדינגונגען פון 25 מג ל-1, 25°C און 0.05 ג, איז די אדסארפטיווע באזייטיגונג ראטע פון ריינע nZVI געווען 90%, בשעת די אדסארפטיווע באזייטיגונג ראטע פון דאקסיסיקלין דורך דעם rGO/nZVI קאמפאזיט האט דערגרייכט 94.6%, באשטעטיגנדיג אז nZVI און rGO. דער אַדסאָרפּציע פּראָצעס קאָרעספּאָנדירט צו אַ פּסעוודאָ-צווייטן אָרדענונג און איז אין גוטער הסכמה מיטן פֿרײַנדליך מאָדעל מיט אַ מאַקסימום אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט פֿון 31.61 מג ג-1 ביי 25 °C און pH 7. אַ גלייַכבארער מעханіזם פֿאַר דער באַזייַטיקונג פֿון DC איז פֿאָרגעלייגט געוואָרן. אין דערצו, די ווידער-ניצלעכקייט פֿון די rGO/nZVI קאָמפּאָזיט איז געווען 60% נאָך זעקס קאָנסעקוטיווע רעגענעראַציע ציקלען.
וואַסער מאַנגל און פאַרפּעסטיקונג זענען איצט אַ ערנסטע סאַקאָנע פֿאַר אַלע לענדער. אין די לעצטע יאָרן, וואַסער פאַרפּעסטיקונג, ספּעציעל אַנטיביאָטיק פאַרפּעסטיקונג, איז געוואַקסן רעכט צו געוואקסענער פּראָדוקציע און קאַנסאַמשאַן בעשאַס די COVID-19 פּאַנדעמיק1,2,3. דעריבער, די אַנטוויקלונג פון אַן עפעקטיוו טעכנאָלאָגיע פֿאַר די עלימינירן פון אַנטיביאָטיקס אין אָפּפאַל וואַסער איז אַ דרינגלעך אַרבעט.
איינער פון די קעגנשטעליקע האַלב-סינטעטישע אַנטיבייאַטיקס פון דער טעטראַסיקלין גרופּע איז דאָקסיסיקלין (DC)4,5. עס איז געמאלדן געוואָרן אַז DC רעשטלעך אין גרונטוואַסער און ייבערפלאַך וואַסערן קענען נישט מעטאַבאָליזירט ווערן, בלויז 20-50% ווערן מעטאַבאָליזירט און די רעשט ווערט באַפרייט אין דער סביבה, וואָס פאַראורזאַכט ערנסטע סביבה און געזונט פּראָבלעמען6.
אויסשטעל צו דיסי אין נידעריקע לעוועלס קען הרגענען וואסער פאטאסינטעטישע מיקראארגאניזמען, סכנה'ן די פארשפרייטונג פון אנטימיקראביאלע באקטעריע, און פארגרעסערן אנטימיקראביאלע קעגנשטעל, ממילא מוז דער קאנטאמינאנט ווערן אוועקגענומען פון אפפאל וואסער. די נאטירלעכע דעגראדאציע פון דיסי אין וואסער איז א זייער לאנגזאמער פראצעס. פיזיקא-כעמישע פראצעסן ווי פאטאליז, ביאדעגראדאציע און אדסארפציע קענען נאר דעגראדירן ביי נידעריקע קאנצענטראציעס און מיט זייער נידעריקע ראטעס7,8. אבער, די מערסט עקאנאמישע, פשוטע, אומוועלט-פריינדלעכע, גרינג צו שעפּן און עפעקטיווע מעטאד איז אדסארפציע9,10.
נאַנאָ נול וואַלענט אייַזן (nZVI) איז אַ זייער שטאַרק מאַטעריאַל וואָס קען אַראָפּנעמען פילע אַנטיביאָטיקס פון וואַסער, אַרייַנגערעכנט מעטראָנידאַזאָל, דיאַזעפּאַם, סיפּראָפלאָקסאַסין, כלאָראַמפעניקאָל און טעטראַסיקלין. די פיייקייט איז רעכט צו די אַמייזינג אייגנשאַפטן וואָס nZVI האט, אַזאַ ווי הויך רעאַקטיוויטי, גרויס ייבערפלאַך שטח און פילע פונדרויסנדיק ביינדינג זייטלעך11. אָבער, nZVI איז פּראָנע צו אַגרעגאַציע אין וואַסעריק מעדיע רעכט צו וואַן דער וועלס כוחות און הויך מאַגנעטישע אייגנשאַפטן, וואָס ראַדוסאַז זיין עפעקטיווקייַט אין אַראָפּנעמען קאַנטאַמאַנאַנץ רעכט צו דער פאָרמירונג פון אָקסייד לייַערס וואָס ינכיבאַט די רעאַקטיוויטי פון nZVI10,12. די אַגלאָמעריישאַן פון nZVI פּאַרטיקאַלז קענען זיין רידוסט דורך מאָדיפיצירן זייער ייבערפלאַכן מיט סורפאַקטאַנץ און פּאָלימערס אָדער דורך קאַמביינינג זיי מיט אנדערע נאַנאָמאַטעריאַלס אין דער פאָרעם פון קאַמפּאַזאַץ, וואָס האט זיך ארויסגעוויזן צו זיין אַ ווייאַבאַל צוגאַנג צו פֿאַרבעסערן זייער פעסטקייַט אין דער סביבה13,14.
גראַפֿען איז אַ צוויי-דימענסיאָנעל קאַרבאָן נאַנאָמאַטעריאַל וואָס באַשטייט פֿון sp2-היברידיזירטע קאַרבאָן אַטאָמען וואָס זענען אויסגעשטעלט אין אַ האָניקוואָם גיטער. עס האָט אַ גרויסע ייבערפלאַך שטח, באַדייטנדיקע מעכאַנישע שטאַרקייט, אויסגעצייכנטע עלעקטראָקאַטאַליטישע טעטיקייט, הויכע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי, שנעלע עלעקטראָן מאָביליטעט, און אַ פּאַסיק טרעגער מאַטעריאַל צו שטיצן ינאָרגאַנישע נאַנאָפּאַרטיקלען אויף זיין ייבערפלאַך. די קאָמבינאַציע פֿון מעטאַל נאַנאָפּאַרטיקלען און גראַפֿען קען שטאַרק איבערטרעפֿן די יחידישע בענעפֿיטן פֿון יעדן מאַטעריאַל און, צוליב זיינע העכערע פֿיזישע און כעמישע אייגנשאַפֿטן, צושטעלן אַן אָפּטימאַלע פֿאַרשפּרייטונג פֿון נאַנאָפּאַרטיקלען פֿאַר מער עפֿעקטיווע וואַסער באַהאַנדלונג.
פלאַנצן עקסטראַקטן זענען די בעסטע אָלטערנאַטיוו צו שעדלעכע כעמישע רעדוצירן אגענטן וואָס ווערן געוויינטלעך גענוצט אין דער סינטעז פון רידוסט גראַפֿען אָקסייד (rGO) און nZVI ווייַל זיי זענען בנימצא, ביליק, איין-שריט, סביבה-זיכער, און קענען ווערן גענוצט ווי רעדוצירן אגענטן. ווי פלאַוואָנאָידן און פענאָליק קאַמפּאַונדז אַקטן אויך ווי אַ סטייבאַלייזער. דעריבער, Atriplex halimus L. בלאַט עקסטראַקט איז גענוצט געוואָרן ווי אַ רעפּאַראַטאָר און קלאָוזינג אַגענט פֿאַר דער סינטעז פון rGO/nZVI קאַמפּאַזאַץ אין דעם לערנען. Atriplex halimus פון דער משפּחה Amaranthaceae איז אַ ניטראָגען-ליבענדיק מער-יעריק קוסט מיט אַ ברייט געאָגראַפֿיש קייט16.
לויט דער פארהאן ליטעראטור, איז Atriplex halimus (A. halimus) ערשט גענוצט געווארן צו מאכן rGO/nZVI קאמפאזיטן אלס אן עקאנאמישע און אומוועלט-פריינדליכע סינטעז מעטאד. אזוי, באשטייט די ציל פון דעם ארבעט פון פיר טיילן: (1) פיטאסינטעז פון rGO/nZVI און עלטערן nZVI קאמפאזיטן ניצנדיג A. halimus וואסער בלעטער עקסטראקט, (2) כאראקטעריזאציע פון פיטאסינטעזירטע קאמפאזיטן ניצנדיג פארשידענע מעטאדן צו באשטעטיגן זייער געלונגענע פאבריקאציע, (3) שטודירן דעם סינערגיסטישן עפעקט פון rGO און nZVI אין דער אדסארפציע און באזייטיגונג פון ארגאנישע קאנטאמינאנטן פון דאקסיסיקלין אנטיביאטיקס אונטער פארשידענע רעאקציע פאראמעטערס, אפטימיזירן די באדינגונגען פון דעם אדסארפציע פראצעס, (3) אויספארשן קאמפאזיטע מאטעריאלן אין פארשידענע קאנטינעווירלעכע באהאנדלונגען נאך דעם פראצעסירונג ציקל.
דאקסיסיקלין הידראָטשלאָריד (DC, MM = 480.90, כעמישע פאָרמולע C22H24N2O·HCl, 98%), אייַזן כלאָריד העקסאַכידראַט (FeCl3.6H2O, 97%), גראַפיט פּודער געקויפט פון סיגמאַ-אַלדריטש, USA. נאַטריום הידראָקסייד (NaOH, 97%), עטאַנאָל (C2H5OH, 99.9%) און הידראָטשלאָריק זויער (HCl, 37%) זענען געקויפט פון מערק, USA. NaCl, KCl, CaCl2, MnCl2 און MgCl2 זענען געקויפט פון טיאַנדזשין קאָמיאָ כעמישער רעאַגענט קאָו., לטד. אַלע רעאַגענטן זענען פון הויך אַנאַליטישער ריינקייט. טאָפּל-דיסטילד וואַסער איז געניצט צו צוגרייטן אַלע וואַסעריקע לייזונגען.
רעפּרעזענטאַטיווע ספּעסאַמאַנז פון A. halimus זענען געזאַמלט געוואָרן פֿון זייער נאַטירלעכן לעבנס-אָרט אין דער נייל דעלטאַ און לענדער לענגאויס דעם מיטלענדישן ברעג פֿון מצרים. פלאַנצן-מאַטעריאַל איז געזאַמלט געוואָרן לויט די אָנווענדלעכע נאַציאָנאַלע און אינטערנאַציאָנאַלע גיידליינז17. פּראָפֿ. מאַנאַל פֿאַווזי האָט אידענטיפֿיצירט פלאַנצן-ספּעסאַמאַנז לויט בולאָס18, און דער דעפּאַרטמענט פֿון ענווייראָנמענטאַלע וויסנשאַפֿטן פֿון אַלעקסאַנדריע אוניווערסיטעט אָטערייזירט די זאַמלונג פֿון שטודירטע פלאַנצן-מינים פֿאַר וויסנשאַפֿטלעכע צוועקן. מוסטער-וואַוטשערס ווערן געהאַלטן אין דער טאַנטאַ אוניווערסיטעט הערבאַריום (TANE), וואַוטשערס נומערן 14 122–14 127, אַן עפֿנטלעכער הערבאַריום וואָס גיט צוטריט צו דעפּאָנירט מאַטעריאַלן. דערצו, צו באַזייַטיקן שטויב אָדער שמוץ, שניידט די בלעטער פֿון דער פלאַנץ אין קליינע שטיקלעך, שווענקט 3 מאָל מיט קראַן און דיסטילירט וואַסער, און דאַן טריקנט ביי 50°C. די פלאַנץ איז צעקוועטשט געוואָרן, 5 ג פֿון דעם פֿײַנעם פּודער איז אײַנגעטובלט געוואָרן אין 100 מל דיסטילירט וואַסער און גערודערט ביי 70°C פֿאַר 20 מינוט צו באַקומען אַן עקסטראַקט. דער באַקומענער עקסטראַקט פֿון Bacillus nicotianae איז פֿילטרירט געוואָרן דורך Whatman פֿילטער-פּאַפּיר און געהאַלטן אין ריינע און סטעריליזירטע רערן ביי 4°C פֿאַר ווײַטערדיקן באַנוץ.
ווי געוויזן אין פיגור 1, איז דער GO געמאכט געווארן פון גראַפיט פּודער דורך דער מאָדיפיצירטער האַמערס מעטאָדע. 10 מג GO פּודער איז צעשפּרייט געוואָרן אין 50 מל דעיאָניזירט וואַסער פֿאַר 30 מינוט אונטער סאָניקאַציע, און דערנאָך זענען 0.9 ג FeCl3 און 2.9 ג NaAc געמישט געוואָרן פֿאַר 60 מינוט. 20 מל אַטריפּלעקס בלעטער עקסטראַקט איז צוגעגעבן געוואָרן צו דער געמישטער לייזונג מיט רירנדיק און געלאָזט ביי 80°C פֿאַר 8 שעה. די רעזולטאַט שוואַרצע סאַספּענשאַן איז געפילטערט געוואָרן. די צוגעגרייטע נאַנאָקאָמפּאָסיטן זענען געוואַשן געוואָרן מיט עטאַנאָל און צוויי-דיסטילד וואַסער און דערנאָך געטריקנט אין אַ וואַקוום אויוון ביי 50°C פֿאַר 12 שעה.
סכעמאטישע און דידזשיטאלע פאטאגראפיעס פון גרינער סינטעז פון rGO/nZVI און nZVI קאמפלעקסן און באַזייַטיקונג פון DC אנטיביאטיקס פון קאנטאמינירט וואסער ניצנדיק אטריפלעקס האלימוס עקסטראַקט.
בקיצור, ווי געוויזן אין פיגור 1, איז 10 מל פון אן אייַזן כלאָריד לייזונג מיט 0.05 M Fe3+ יאָנען צוגעגעבן געוואָרן טראָפּנסווייז צו 20 מל פון א ביטערע בלעטער עקסטראַקט לייזונג פאר 60 מינוט מיט מיטלמעסיגע היץ און ריר, און דערנאָך איז די לייזונג צענטריפוגירט געוואָרן ביי 14,000 רפּם (הערמל, 15,000 רפּם) פאר 15 מינוט צו געבן שוואַרצע פּאַרטיקלען, וועלכע זענען דערנאָך געוואַשן געוואָרן 3 מאָל מיט עטאַנאָל און דיסטילירט וואַסער און דערנאָך געטריקנט אין אַ וואַקוום אויוון ביי 60°C איבער נאַכט.
פלאַנצן-סינטעזירטע rGO/nZVI און nZVI קאָמפּאָזיטן זענען קעראַקטעריזירט געוואָרן דורך UV-זעבאר ספּעקטראָסקאָפּיע (T70/T80 סעריע UV/Vis ספּעקטראָפאָטאָמעטערס, PG Instruments Ltd, UK) אין דעם סקאַנינג קייט פון 200-800 נם. צו אַנאַליזירן די טאָפּאָגראַפֿיע און גרייס פאַרשפּרייטונג פון די rGO/nZVI און nZVI קאָמפּאָזיטן, איז TEM ספּעקטראָסקאָפּיע (JOEL, JEM-2100F, יאַפּאַן, אַקסעלערייטינג וואָולטידזש 200 kV) געניצט געוואָרן. צו אָפּשאַצן די פאַנגקשאַנאַל גרופּעס וואָס קענען זיין ינוואַלווד אין פלאַנצן עקסטראַקטן פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר דעם אָפּזוך און סטאַביליזאַציע פּראָצעס, איז FT-IR ספּעקטראָסקאָפּיע דורכגעפירט געוואָרן (JASCO ספּעקטראָמעטער אין דעם קייט פון 4000-600 cm-1). אין דערצו, איז אַ זעטאַ פּאָטענציעל אַנאַליזאַטאָר (Zetasizer Nano ZS Malvern) געניצט געוואָרן צו שטודירן די ייבערפלאַך אָפּצאָל פון די סינטעזירטע נאַנאָמאַטעריאַלן. פֿאַר X-שטראַל דיפֿראַקציע מעסטונגען פֿון פּודערדיקע נאַנאָמאַטעריאַלן, איז גענוצט געוואָרן אַן X-שטראַל דיפֿראַקטאָמעטער (X'PERT PRO, האָלאַנד), וואָס אַרבעט מיט אַ קראַנט (40 mA), וואָולטאַזש (45 kV) אין די 2θ קייט פֿון 20° ביז 80° און CuKa1 ראַדיאַציע (\(\lambda =\ ) 1.54056 Ao). דער ענערגיע דיספּערסיווער X-שטראַל ספּעקטראָמעטער (EDX) (מאָדעל JEOL JSM-IT100) איז געווען פֿאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר שטודירן די עלעמענטאַרע זאַץ ביים זאַמלען Al K-α מאָנאָטשראָמאַטיש X-שטראַלן פֿון -10 ביז 1350 eV אויף XPS, פֿלעק גרייס 400 μm K-ALPHA (Thermo Fisher Scientific, USA). די טראַנסמיסיע ענערגיע פֿון די פֿולע ספּעקטרום איז 200 eV און די שמאָלע ספּעקטרום איז 50 eV. די פּודער מוסטער ווערט געדריקט אויף אַ מוסטער האָלדער, וואָס ווערט געשטעלט אין אַ וואַקוום קאַמער. דער C1s ספּעקטרום איז גענוצט געוואָרן ווי אַ רעפֿערענץ ביי 284.58 eV צו באַשטימען די בינדינג ענערגיע.
אדסאָרפּציע עקספּערימענטן זענען דורכגעפירט געוואָרן צו פּרובירן די עפעקטיווקייט פון די סינטעזירטע rGO/nZVI נאַנאָקאָמפּאָסיטן אין אַוועקנעמען דאָקסיסיקלין (DC) פון וואַסעריקע לייזונגען. אדסאָרפּציע עקספּערימענטן זענען דורכגעפירט געוואָרן אין 25 מל ערלענמייער פלאַשן מיט אַ שאָקלען גיכקייט פון 200 רפּם אויף אַן אָרביטאַל שעיקער (סטואַרט, אָרביטאַל שעיקער/SSL1) ביי 298 ק. דורך דילוטינג די DC סטאַק לייזונג (1000 ppm) מיט צוויי-דיסטילד וואַסער. צו אָפּשאַצן די ווירקונג פון די rGO/nSVI דאָזע אויף די אדסאָרפּציע עפעקטיווקייט, נאַנאָקאָמפּאָסיטן פון פאַרשידענע וואָג (0.01–0.07 ג) זענען צוגעגעבן צו 20 מל פון DC לייזונג. צו שטודירן די קינעטיק און אדסאָרפּציע יסאָטהערמס, 0.05 ג פון די אדסאָרבענט איז געווען איינגעטובלט אין אַ וואַסעריקע לייזונג פון CD מיט ערשט קאַנסאַנטריישאַן (25–100 מג ל–1). דער עפעקט פון pH אויף דער באַזייַטיקונג פון DC איז געוואָרן שטודירט ביי pH (3–11) און אַן אָנהייב קאָנצענטראַציע פון 50 מג L-1 ביי 25°C. אַדזשאַסטירן דעם pH פון דער סיסטעם דורך צולייגן אַ קליינע מאָס HCl אָדער NaOH לייזונג (Crison pH מעטער, pH מעטער, pH 25). אין דערצו, דער איינפלוס פון רעאַקציע טעמפּעראַטור אויף אַדסאָרפּשאַן עקספּערימענטן אין די קייט פון 25-55°C איז געוואָרן אויסגעפאָרשט. דער עפעקט פון יאָנישער שטאַרקייט אויף דעם אַדסאָרפּשאַן פּראָצעס איז געוואָרן שטודירט דורך צולייגן פֿאַרשידענע קאָנצענטראַציעס פון NaCl (0.01–4 מאָל L–1) ביי אַן אָנהייב קאָנצענטראַציע פון DC פון 50 מג L–1, pH 3 און 7), 25°C, און אַן אַדסאָרבענט דאָזע פון 0.05 ג. די אַדסאָרפּציע פון נישט-אַדסאָרבירטע DC איז געמאָסטן געוואָרן מיט אַ צוויי-שטראַל UV-Vis ספּעקטראָפאָטאָמעטער (T70/T80 סעריע, PG Instruments Ltd, UK) אויסגעשטאַט מיט 1.0 סענטימעטער פּאַד לענג קוואַרץ קווועטן ביי מאַקסימום כוואַליע לענגס (λmax) פון 270 און 350 נם. די פּראָצענט באַזייַטיקונג פון DC אַנטיביאָטיקס (R%; Eq. 1) און די אַדסאָרפּציע סומע פון DC, qt, Eq. 2 (mg/g) זענען געמאָסטן געוואָרן מיט די פאלגענדע גלייכונג.
וואו %R איז די DC באַזייַטיקונג קאַפּאַציטעט (%), Co איז די ערשט DC קאַנסאַנטריישאַן אין צייט 0, און C איז די DC קאַנסאַנטריישאַן אין צייט t, ריספּעקטיוולי (מג L-1).
וואו qe איז די סומע פון DC אַדסאָרבירט פּער מאַסע איינהייט פון די אַדסאָרבענט (מג ג-1), Co און Ce זענען די קאָנצענטראַציעס ביי נול צייט און ביי גלייכגעוויכט, ריספּעקטיוולי (מג ל-1), V איז די לייזונג באַנד (ל), און m איז די אַדסאָרפּטיאָן מאַסע רעאַגענט (ג).
SEM בילדער (פיג. 2A–C) ווײַזן די לאַמעלאַרע מאָרפאָלאָגיע פֿון דעם rGO/nZVI קאָמפּאָזיט מיט ספֿערישע אייַזן נאַנאָפּאַרטיקלען גלייך פֿאַרשפּרייט אויף זײַן ייבערפֿלאַך, וואָס ווײַזט אויף אַ געלונגענעם פֿאַרבינדונג פֿון nZVI נאַנאָפּאַרטיקלען צו דער rGO ייבערפֿלאַך. דערצו, זענען דאָ עטלעכע קנייטשן אין דעם rGO בלאַט, וואָס באַשטעטיקן די באַזײַטיקונג פֿון זויערשטאָף-האַלטיקע גרופּעס גלײַכצײַטיק מיט דער רעסטאַווראַציע פֿון A. halimus GO. די גרויסע קנייטשן דינען ווי ערטער פֿאַר אַקטיווער לאָודינג פֿון אייַזן נאַנאָפּאַרטיקלען. nZVI בילדער (פיג. 2D-F) האָבן געוויזן אַז די ספֿערישע אייַזן נאַנאָפּאַרטיקלען זענען געווען זייער פֿאַרשפּרייט און האָבן נישט אַגרעגירט, וואָס איז רעכט צו דער קאָוטינג נאַטור פֿון די באָטאַנישע קאָמפּאָנענטן פֿון דעם פּלאַנצן עקסטראַקט. די פּאַרטיקל גרייס האָט זיך פֿאַרשיידן צווישן 15–26 נאַנאָמעטער. אָבער, עטלעכע געגנטן האָבן אַ מעזאָפּאָרעזע מאָרפאָלאָגיע מיט אַ סטרוקטור פֿון בולז און קאַוויטיז, וואָס קענען צושטעלן אַ הויך עפֿעקטיווע אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט פֿון nZVI, ווײַל זיי קענען פֿאַרגרעסערן די מעגלעכקייט פֿון פֿאַרכאַפּן DC מאָלעקולן אויף דער ייבערפֿלאַך פֿון nZVI. ווען דער ראָזאַ דמשק עקסטראַקט איז גענוצט געוואָרן פֿאַר דער סינטעז פֿון nZVI, זענען די באַקומענע נאַנאָפּאַרטיקלען געווען נישט-האָמאָגענע, מיט ליידיגע אָרטן און פֿאַרשידענע פֿאָרמען, וואָס האָט פֿאַרקלענערט זייער עפֿעקטיווקייט אין Cr(VI) אַדסאָרפּציע און פֿאַרגרעסערט די רעאַקציע צייט 23. די רעזולטאַטן זענען קאָנסיסטענט מיט nZVI סינטעזירט פֿון אייַך און מאַלבערי בלעטער, וואָס זענען דער עיקר ספֿערישע נאַנאָפּאַרטיקלען מיט פֿאַרשידענע נאַנאָמעטער גרייסן אָן קלאָרע אַגלאָמעראַציע.
SEM בילדער פון rGO/nZVI (AC), nZVI (D, E) קאמפאזיטן און EDX מוסטערן פון nZVI/rGO (G) און nZVI (H) קאמפאזיטן.
די עלעמענטארע צוזאמענשטעלונג פון פלאַנצן-סינטעזירטע rGO/nZVI און nZVI קאמפאזיטן איז געווארן שטודירט מיט EDX (פיגור 2G, H). שטודיעס ווייזן אז nZVI איז צוזאמענגעשטעלט פון קוילנשטאָף (38.29% לויט מאַסע), זויערשטאָף (47.41% לויט מאַסע) און אייַזן (11.84% לויט מאַסע), אָבער אַנדערע עלעמענטן ווי פאָספאָר24 זענען אויך פאָרשטעלן, וואָס קענען זיין באקומען פון פלאַנצן עקסטראַקטן. אין דערצו, דער הויך פּראָצענט פון קוילנשטאָף און זויערשטאָף איז רעכט צו דער בייַזייַן פון פיטאָכעמיקאַלס פון פלאַנצן עקסטראַקטן אין אונטערערדישע nZVI סאַמפּאַלז. די עלעמענטן זענען גלייַך פאַרשפּרייט אויף rGO אָבער אין פאַרשידענע פּראָפּאָרציעס: C (39.16 wt %), O (46.98 wt %) און Fe (10.99 wt %), EDX rGO/nZVI ווייזט אויך די בייַזייַן פון אַנדערע עלעמענטן ווי S, וואָס קענען זיין פֿאַרבונדן מיט פלאַנצן עקסטראַקטן, ווערן גענוצט. די איצטיקע C:O פאַרהעלטעניש און אייַזן אינהאַלט אין די rGO/nZVI קאָמפּאָזיט ניצן A. halimus איז פיל בעסער ווי ניצן די עוקאַליפּטוס בלעטער עקסטראַקט, ווייַל עס כאַראַקטערייזיז די קאַמפּאַזישאַן פון C (23.44 wt.%), O (68.29 wt.%) און Fe (8.27 wt.%). wt %) 25. נאַטאַשאַ et al., 2022 האָבן געמאלדן אַ ענלעכע עלעמענטאַר קאַמפּאַזישאַן פון nZVI סינטעזירט פון אייַך און מאַלבערי בלעטער און באַשטעטיקט אַז פּאָליפענאָל גרופּעס און אנדערע מאַלעקולן קאַנטיינד אין די בלעטער עקסטראַקט זענען פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר די רעדוקציע פּראָצעס.
די מאָרפאָלאָגיע פון nZVI סינטעזירט אין פלאַנצן (פיגור S2A,B) איז געווען ספעריש און טיילווייז ירעגולער, מיט אַ דורכשניטלעכער פּאַרטיקל גרייס פון 23.09 ± 3.54 נם, אָבער קייט אַגרעגאַטעס זענען באמערקט געוואָרן רעכט צו וואַן דער וואַלס כוחות און פעראָמאַגנעטיזם. די דאָמינאַנט גראַניאַלער און ספעריש פּאַרטיקל פאָרעם איז אין גוטער הסכמה מיט די SEM רעזולטאַטן. א ענלעכע אָבסערוואַציע איז געפֿונען געוואָרן דורך אַבדעלפאַטאַה et al. אין 2021 ווען קאַסטאָר בין בלעטער עקסטראַקט איז געניצט געוואָרן אין דער סינטעז פון nZVI11. רועלאַס טובעראָסאַ בלעטער עקסטראַקט NPs געניצט ווי אַ רעדוצירנדיק אַגענט אין nZVI האָבן אויך אַ ספעריש פאָרעם מיט אַ דיאַמעטער פון 20 צו 40 נם26.
כייבריד rGO/nZVI קאָמפּאָזיט TEM בילדער (פיגור S2C-D) האָבן געוויזן אַז rGO איז אַ באַזאַלע פלאַך מיט מאַרדזשינאַל פאָולדז און רינגקאַלז וואָס צושטעלן קייפל לאָודינג זייטלעך פֿאַר nZVI NPs; די לאַמעלאַר מאָרפאָלאָגיע באַשטעטיקט אויך די מצליח פאַבריקאַציע פון rGO. אין אַדישאַן, nZVI NPs האָבן אַ ספעריש פאָרעם מיט פּאַרטיקל סיזעס פון 5.32 צו 27 נם און זענען עמבעדיד אין די rGO שיכטע מיט אַ כּמעט מונדיר דיספּערזשאַן. עוקאַליפּטוס בלאַט עקסטראַקט איז געניצט צו סינטעזירן Fe NPs/rGO; די TEM רעזולטאַטן האָבן אויך באשטעטיקט אַז רינגקאַלז אין די rGO שיכטע פֿאַרבעסערט די דיספּערזשאַן פון Fe NPs מער ווי ריין Fe NPs און געוואקסן די רעאַקטיוויטי פון די קאַמפּאַזאַץ. ענלעכע רעזולטאַטן זענען באקומען דורך באַגהערי et al. 28 ווען די קאַמפּאַזיט איז געווען פאַבריקייטיד ניצן אַלטראַסאַניק טעקניקס מיט אַ דורכשניטלעך אייַזן נאַנאָפּאַרטיקל גרייס פון בעערעך 17.70 נם.
די FTIR ספּעקטראַ פון A. halimus, nZVI, GO, rGO, און rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן ווערן געוויזן אין פיגורן 3A. די אנוועזנהייט פון ייבערפלאַך פונקציאָנעלע גרופּעס אין די בלעטער פון A. halimus דערשיינט ביי 3336 cm-1, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו פּאָליפענאָלס, און 1244 cm-1, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו קאַרבאָניל גרופּעס פּראָדוצירט דורך דעם פּראָטעין. אַנדערע גרופּעס ווי אַלקאַנען ביי 2918 cm-1, אַלקענען ביי 1647 cm-1 און CO-O-CO עקסטענשאַנז ביי 1030 cm-1 זענען אויך באמערקט געוואָרן, וואָס סאַגדזשעסטירט די אנוועזנהייט פון פלאַנצן קאָמפּאָנענטן וואָס אַקט ווי פאַרזיגלונג אגענטן און זענען פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר אָפּזוך פון Fe2+ צו Fe0 און GO צו rGO29. אין אַלגעמיין, די nZVI ספּעקטראַ ווייַזן די זעלבע אַבזאָרפּשאַן פּיקס ווי ביטערע צוקערס, אָבער מיט אַ ביסל פארשויבן פּאָזיציע. אן אינטענסיווע באנד ערשיינט ביי 3244 cm-1 פארבונדן מיט OH אויסשטרעק וויבראציעס (פענאלן), א שפיץ ביי 1615 קארעספאנדירט צו C=C, און בענדער ביי 1546 און 1011 cm-1 שטייען אויף צוליב אויסשטרעקן פון C=O (פאליפענאלן און פלאוואנאאידן), CN-גרופּעס פון אראמאטישע אמינען און אליפאטישע אמינען זענען אויך באמערקט געווארן ביי 1310 cm-1 און 1190 cm-1, בהתאמה13. דער FTIR ספּעקטרום פון GO ווייזט די אנוועזנהייט פון פילע הויך-אינטענסיטעט זויערשטאף-אנטהאלטנדיקע גרופעס, אריינגערעכנט די אַלקאָקסי (CO) אויסשטרעק באנד ביי 1041 cm-1, די עפּאָקסי (CO) אויסשטרעק באנד ביי 1291 cm-1, C=O אויסשטרעק. א באנד פון C=C אויסשטרעק ווייבריישאַנז ביי 1619 cm-1, א באנד ביי 1708 cm-1 און א ברייטע באנד פון OH גרופע אויסשטרעק ווייבריישאַנז ביי 3384 cm-1 זענען ארויסגעקומען, וואָס איז באַשטעטיקט דורך די פֿאַרבעסערטע האַמערס מעטאָד, וואָס הצלחה אָקסידירט דעם גראַפיט פּראָצעס. ווען מען פאַרגלייכט rGO און rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן מיט GO ספּעקטראַ, איז די אינטענסיטעט פון עטלעכע זויערשטאָף-האַלטיקע גרופּעס, ווי OH ביי 3270 cm-1, באַדייטנד רידוסט, בשעת אַנדערע, ווי C=O ביי 1729 cm-1, זענען גאָר רידוסט. זענען פאַרשוואונדן, וואָס ווייַזט אויף די הצלחהדיקע באַזייַטיקונג פון זויערשטאָף-האַלטיקע פונקציאָנעלע גרופּעס אין GO דורך די A. halimus עקסטראַקט. נייע שאַרפע כאַראַקטעריסטישע שפּיצן פון rGO ביי C=C שפּאַנונג זענען באמערקט אַרום 1560 און 1405 cm-1, וואָס באַשטעטיקט די רעדוקציע פון GO צו rGO. וועריאציעס פון 1043 ביז 1015 קוביק סענטימעטער און פון 982 ביז 918 קוביק סענטימעטער זענען באמערקט געווארן, מעגליך צוליב דעם ארייננעמען פון פלאנץ מאטעריאל31,32. ווענג און אנדערע, 2018 האבן אויך באמערקט א באדייטנדע פארשוואכונג פון זויערשטאף-געמאכטע פונקציאנעלע גרופעס אין GO, באשטעטיגנדיג די געלונגענע פארמאציע פון rGO דורך ביאָרעדוקציע, ווייל עוקאַליפּטוס בלעטער עקסטראַקטן, וועלכע זענען גענוצט געווארן צו סינטעזירן רעדוצירטע אייַזן גראַפֿען אָקסייד קאָמפּאָזיטן, האבן געוויזן נענטערע FTIR ספּעקטראַ פון פלאנץ קאָמפּאָנענט פונקציאנעלע גרופעס.33.
א. FTIR ספּעקטרום פון גאַליום, nZVI, rGO, GO, קאָמפּאָזיט rGO/nZVI (א). ראָענטגענאָגראַפי קאָמפּאָזיטן rGO, GO, nZVI און rGO/nZVI (ב).
די פאָרמירונג פון rGO/nZVI און nZVI קאָמפּאָזיטן איז געווען לאַרגעלי באַשטעטיקט דורך X-שטראַל דיפראַקשאַן פּאַטערנז (פיגור 3B). א הויך-אינטענסיטעט Fe0 שפּיץ איז באמערקט געוואָרן ביי 2Ɵ 44.5°, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו אינדעקס (110) (JCPDS נומ. 06–0696)11. אן אנדער שפּיץ ביי 35.1° פון דער (311) פלאַך ווערט צוגעשריבן צו מאַגנעטיט Fe3O4, 63.2° קען זיין פֿאַרבונדן מיטן מילער אינדעקס פון דער (440) פלאַך צוליב דער אנוועזנהייט פון ϒ-FeOOH (JCPDS נומ. 17-0536)34. דער X-שטראַל מוסטער פון GO ווייזט א שאַרפן שפּיץ ביי 2Ɵ 10.3° און אן אנדער שפּיץ ביי 21.1°, וואָס ווייזט אויף פולשטענדיקע עקספאָליאַציע פון דעם גראַפיט און אונטערשטרייכט די אנוועזנהייט פון זויערשטאָף-האַלטיקע גרופּעס אויף דער ייבערפלאַך פון GO35. קאמפאזיט מוסטערן פון rGO און rGO/nZVI האבן רעקארדירט דאס פארשווינדן פון כאראקטעריסטישע GO שפיצן און די פארמאציע פון ברייטע rGO שפיצן ביי 2Ɵ 22.17 און 24.7° פאר די rGO און rGO/nZVI קאמפאזיטן, בהתאמה, וואס האט באשטעטיקט די ערפאלגרייכע אויפבוי פון GO דורך פלאנץ עקסטראקטן. אבער, אין דעם קאמפאזיט rGO/nZVI מוסטער, זענען נאך שפיצן פארבונדן מיט דער גיטער פלאך פון Fe0 (110) און bcc Fe0 (200) באמערקט געווארן ביי 44.9\(^\circ\) און 65.22\(^\circ\), בהתאמה.
דער זעטאַ פּאָטענציאַל איז דער פּאָטענציאַל צווישן אַן יאָנישער שיכט אַטאַטשט צו דער ייבערפלאַך פון אַ פּאַרטיקל און אַ וואַסעריקער לייזונג וואָס באַשטימט די עלעקטראָסטאַטישע אייגנשאַפטן פון אַ מאַטעריאַל און מעסט זיין פעסטקייט37. זעטאַ פּאָטענציאַל אַנאַליז פון פלאַנצן-סינטעזירטע nZVI, GO, און rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן האט געוויזן זייער פעסטקייט רעכט צו דער בייַזייַן פון נעגאַטיווע טשאַרדזשיז פון -20.8, -22, און -27.4 mV, ריספּעקטיוולי, אויף זייער ייבערפלאַך, ווי געוויזן אין פיגור S1A-C. . אַזעלכע רעזולטאַטן זענען קאָנסיסטענט מיט עטלעכע באַריכטן וואָס דערמאָנען אַז לייזונגען מיט פּאַרטיקלען מיט זעטאַ פּאָטענציאַל ווערטן ווייניקער ווי -25 mV ווייַזן בכלל אַ הויך גראַד פון פעסטקייט רעכט צו עלעקטראָסטאַטישער אָפּשטויסונג צווישן די פּאַרטיקלען. די קאָמבינאַציע פון rGO און nZVI אַלאַוז די קאָמפּאָזיטע צו באַקומען מער נעגאַטיווע טשאַרדזשיז און אַזוי האט העכער פעסטקייט ווי אָדער GO אָדער nZVI אַליין. דעריבער, די דערשיינונג פון עלעקטראָסטאַטישער אָפּשטויסונג וועט פירן צו דער פאָרמירונג פון סטאַבילע rGO/nZVI39 קאָמפּאָזיטן. די נעגאַטיווע ייבערפלאַך פון GO אַלאַוז עס צו זיין יוואַנלי דיספּערסט אין אַ וואַסעריקער מעדיום אָן אַגלאָמעריישאַן, וואָס שאַפט גינציק באדינגונגען פֿאַר ינטעראַקשאַן מיט nZVI. די נעגאַטיווע לאָדונג קען זיין פֿאַרבונדן מיט דער אנוועזנהייט פֿון פֿאַרשידענע פֿונקציאָנעלע גרופּעס אין דעם ביטערן מעלאָן עקסטראַקט, וואָס באַשטעטיקט אויך די אינטעראַקציע צווישן GO און אייַזן־פֿאָרגייער און דעם פלאַנצן־עקסטראַקט צו פֿאָרמירן rGO און nZVI, בהתאמה, און דעם rGO/nZVI קאָמפּלעקס. די פלאַנצן־פֿאַרבינדונגען קענען אויך אַקטיִרן ווי קאַפּינג־אַגענטן, ווײַל זיי פֿאַרהיטן די אַגרעגאַציע פֿון די רעזולטאַטן נאַנאָפּאַרטיקלען און אַזוי פֿאַרגרעסערן זייער סטאַביליטעט40.
די עלעמענטארע קאמפאזיציע און וואַלענס שטאנדן פון די nZVI און rGO/nZVI קאמפאזיטן זענען באשטימט געווארן דורך XPS (פיגור 4). די אלגעמיינע XPS שטודיע האט געוויזן אז דער rGO/nZVI קאמפאזיט איז מערסטנס צוזאמענגעשטעלט פון די עלעמענטן C, O, און Fe, וואס איז אין איינקלאנג מיט דער EDS מאַפּינג (פיגור 4F–H). דער C1s ספּעקטרום באשטייט פון דריי שפּיצן ביי 284.59 eV, 286.21 eV און 288.21 eV וואס רעפרעזענטירן CC, CO און C=O, בהתאמה. דער O1s ספּעקטרום איז צעטיילט געווארן אין דריי שפּיצן, אריינגערעכנט 531.17 eV, 532.97 eV, און 535.45 eV, וועלכע זענען צוגעטיילט געווארן צו די O=CO, CO, און NO גרופעס, בהתאמה. אבער, די שפּיצן ביי 710.43, 714.57 און 724.79 eV באציען זיך צו Fe 2p3/2, Fe+3 און Fe p1/2, בהתאמה. די XPS ספּעקטראַ פון nZVI (פיגור 4C-E) האָבן געוויזן שפּיצן פֿאַר די עלעמענטן C, O, און Fe. שפּיצן ביי 284.77, 286.25, און 287.62 eV באַשטעטיקן די אנוועזנהייט פון אייַזן-קאַרבאָנאַט אַלויז, ווײַל זיי באַציען זיך צו CC, C-OH, און CO, בהתאמה. דער O1s ספּעקטרום האָט קאָרעספּאָנדירט צו דריי שפּיצן C–O/אייַזן קאַרבאָנאַט (531.19 eV), הידראָקסיל ראַדיקאַל (532.4 eV) און O–C=O (533.47 eV). דער שפּיץ ביי 719.6 ווערט צוגעשריבן צו Fe0, בשעת FeOOH ווײַזט שפּיצן ביי 717.3 און 723.7 eV, אין דערצו, דער שפּיץ ביי 725.8 eV ווײַזט די אנוועזנהייט פון Fe2O342.43.
XPS שטודיעס פון nZVI און rGO/nZVI קאמפאזיטן, בהתאמה (A, B). פולע ספּעקטראַ פון nZVI C1s (C), Fe2p (D), און O1s (E) און rGO/nZVI C1s (F), Fe2p (G), O1s (H) קאמפאזיט.
די N2 אַדסאָרפּציע/דעסאָרפּציע יסאָטהערם (פיגור 5A, B) ווייזט אַז די nZVI און rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן געהערן צו טיפּ II. דערצו, די ספּעציפֿישע ייבערפלאַך שטח (SBET) פון nZVI איז געוואַקסן פון 47.4549 צו 152.52 m2/g נאָך בלינדינג מיט rGO. דעם רעזולטאַט קען מען דערקלערן דורך די פאַרקלענערונג אין די מאַגנעטישע אייגנשאַפטן פון nZVI נאָך rGO בלינדינג, דערמיט רידוסינג פּאַרטיקל אַגרעגאַציע און ינקריסינג די ייבערפלאַך שטח פון די קאָמפּאָזיטן. דערצו, ווי געוויזן אין פיגור 5C, די פּאָרע באַנד (8.94 נם) פון די rGO/nZVI קאָמפּאָזיטע איז העכער ווי יענע פון די אָריגינעל nZVI (2.873 נם). דעם רעזולטאַט איז אין אײַנשטימונג מיט El-Monaem et al. 45.
כדי צו אפשאצן די אדסארפציע קאפאציטעט צו באזייטיגן DC צווישן די rGO/nZVI קאמפאזיטן און די ארגינעלע nZVI לויט דער פארגרעסערונג אין דער אנפאנגס קאנצענטראציע, איז געמאכט געווארן א פארגלייך דורך צולייגן א קאנסטאנטע דאזע פון יעדן אדסארבענט (0.05 ג) צו DC ביי פארשידענע אנפאנגס קאנצענטראציעס. אויסגעפארשטע לייזונג [25]. –100 מג ל–1] ביי 25°C. די רעזולטאטן האבן געוויזן אז די באזייטיגונג עפעקטיווקייט (94.6%) פון די rGO/nZVI קאמפאזיט איז געווען העכער ווי די פון די ארגינעלע nZVI (90%) ביי א נידעריגערע קאנצענטראציע (25 מג ל-1). אבער, ווען די אנפאנגס קאנצענטראציע איז פארגרעסערט געווארן צו 100 מג ל-1, איז די באזייטיגונג עפעקטיווקייט פון rGO/nZVI און עלטערן nZVI געפאלן צו 70% און 65%, בהתאמה (פיגור 6A), וואס קען זיין צוליב ווייניגער אקטיווע זייטלעך און דעגראדאציע פון nZVI פארטיקלען. פארקערט, rGO/nZVI האט געוויזן א העכערע עפעקטיווקייט פון DC באַזייַטיקונג, וואָס קען זיין רעכט צו א סינערגיסטישן ווירקונג צווישן rGO און nZVI, אין וועלכע סטאַבילע אַקטיווע זייטלעך בנימצא פֿאַר אַדסאָרפּציע זענען פיל העכער, און אין דעם פאַל פון rGO/nZVI, קען מער DC אַדסאָרבירט ווערן ווי גאַנצע nZVI. דערצו, אין פיג. 6B ווייזט מען אז די אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט פון די rGO/nZVI און nZVI קאָמפּאָזיטן איז געשטיגן פון 9.4 מג/ג צו 30 מג/ג און 9 מג/ג, ריספּעקטיוולי, מיט א פאַרגרעסערונג אין דער ערשט קאָנצענטראַציע פון 25–100 מג/ל. -1.1 צו 28.73 מג ג-1. דעריבער, איז די DC באַזייַטיקונג קורס געווען נעגאַטיוו קאָרעלירט מיט דער ערשט DC קאָנצענטראַציע, וואָס איז געווען רעכט צו דער באַגרענעצטער צאָל רעאַקציע צענטערס געשטיצט דורך יעדן אַדסאָרבענט פֿאַר אַדסאָרפּציע און באַזייַטיקונג פון DC אין לייזונג. אזוי, קען מען אויספירן פון די רעזולטאטן אז די rGO/nZVI קאמפאזיטן האבן א העכערע עפעקטיווקייט פון אדסארפציע און רעדוקציע, און rGO אין דער קאמפאזיציע פון rGO/nZVI קען גענוצט ווערן סיי אלס אן אדסארבענט און סיי אלס א טרעגער מאטעריאל.
די באַזייַטיקונג עפעקטיווקייט און DC אַדסאָרפּטיאָן קאַפּאַציטעט פֿאַר די rGO/nZVI און nZVI קאָמפּאָזיט זענען געווען (A, B) [Co = 25 מג ל-1–100 מג ל-1, T = 25 °C, דאָזע = 0.05 ג], pH. אויף אַדסאָרפּטיאָן קאַפּאַציטעט און DC באַזייַטיקונג עפעקטיווקייט אויף rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן (C) [Co = 50 מג ל-1, pH = 3–11, T = 25°C, דאָזע = 0.05 ג].
לייזונג pH איז א קריטישער פאקטאר אין דער שטודיע פון אדסארפציע פראצעסן, ווייל עס ווירקט אויף דעם גראד פון יאניזאציע, ספעציאציע, און יאניזאציע פון דעם אדסארבענט. דער עקספערימענט איז דורכגעפירט געווארן ביי 25°C מיט א קאנסטאנטער אדסארבענט דאזע (0.05 ג) און אן אנפאנגליכע קאנצענטראציע פון 50 מג ל-1 אין דעם pH קייט (3–11). לויט א ליטעראטור איבערבליק46, איז DC אן אמפיפילישע מאלעקול מיט עטלעכע יאניזירבארע פונקציאנעלע גרופעס (פענאלן, אמינא גרופעס, אלקאהאלן) ביי פארשידענע pH לעוועלס. אלס רעזולטאט, קענען די פארשידענע פונקציעס פון DC און די פארבונדענע סטרוקטורן אויף דער ייבערפלאך פון די rGO/nZVI קאמפאזיט אינטעראקטירן עלעקטראסטאטיש און קענען עקזיסטירן ווי קאטיאנען, צווייטעריאנען, און אניאנען, די DC מאלעקול עקזיסטירט ווי קאטיאניש (DCH3+) ביי pH < 3.3, צווייטעריאניש (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 און אניאניש (DCH− אדער DC2−) ביי PH 7.7. אלס רעזולטאט, קענען די פארשידענע פונקציעס פון DC און די פארבונדענע סטרוקטורן אויף דער ייבערפלאך פון די rGO/nZVI קאמפאזיט אינטעראקטירן עלעקטראסטאטיש און קענען עקזיסטירן ווי קאטיאנען, צווייטעריאנען, און אניאנען, די DC מאלעקול עקזיסטירט ווי קאטיאניש (DCH3+) ביי pH < 3.3, צווייטעריאניש (DCH20) 3.3 < pH < 7.7 און אניאניש (DCH- אדער DC2-) ביי PH 7.7. אויב איר קענען נוצן די פאַנגקשאַנאַליטי פון די רגאָ / נזווי, איר קענען באַקומען אַ נייַ קאָמפּאָנענט פון רגאָ/נזווי (שאָלעקטראָוסטאַסץ און מאַדזשוט סעסיע אין די קייטן, ווייטטער-יאָנאָוו און אַניאָנאָוו, מאָלעקולאַ אין די קייטן, ווייטטער-יאָנאָוו און אַניאָנאָוו, מאָלעקולאַ אין די קייטן) при рН <3,3, цвитер-ионный (DCH20) 3,3
דער עפעקט פון טעמפּעראַטור אויף דער אַדסאָרפּציע פון אַ וואַסעריקער לייזונג פון DC איז דורכגעפירט געוואָרן ביי (25–55°C). פיגור 7A ווייזט דעם עפעקט פון טעמפּעראַטור פאַרגרעסערונג אויף דער באַזייַטיקונג עפעקטיווקייט פון DC אַנטיבייאַטיקס אויף rGO/nZVI, עס איז קלאָר אַז די באַזייַטיקונג קאַפּאַציטעט און אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט זענען געשטיגן פון 83.44% און 13.9 מג/ג צו 47% און 7.83 מג/ג, ריספּעקטיוולי. די באַדייטנדיקע פאַרקלענערונג קען זיין רעכט צו אַ פאַרגרעסערונג אין דער טערמישער ענערגיע פון DC יאָנען, וואָס פירט צו דעסאָרפּציע47.
ווירקונג פון טעמפּעראַטור אויף באַזייַטיקונג עפעקטיווקייט און אַדסאָרפּטיאָן קאַפּאַציטעט פון CD אויף rGO/nZVI קאַמפּאַזאַץ (A) [Co = 50 מג ל–1, pH = 7, דאָזע = 0.05 ג], אַדסאָרבענט דאָזע אויף באַזייַטיקונג עפעקטיווקייט און באַזייַטיקונג עפעקטיווקייט פון CD ווירקונג פון ערשט קאַנסאַנטריישאַן אויף די אַדסאָרפּטיאָן קאַפּאַציטעט און עפעקטיווקייט פון DC באַזייַטיקונג אויף די rGO/nSVI קאַמפּאַזאַט (B) [Co = 50 מג ל–1, pH = 7, T = 25°C] (C, D) [Co = 25–100 מג ל–1, pH = 7, T = 25 °C, דאָזע = 0.05 ג].
דער עפעקט פון פארגרעסערן די דאָזע פון דעם קאָמפּאָזיט אַדסאָרבענט rGO/nZVI פון 0.01 ג צו 0.07 ג אויף דער באַזייַטיקונג עפעקטיווקייט און אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט ווערט געוויזן אין פיג. 7B. א פארגרעסערונג אין דער דאָזע פון דעם אַדסאָרבענט האט געפירט צו א פארקלענערונג אין דער אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט פון 33.43 מג/ג צו 6.74 מג/ג. אָבער, מיט א פארגרעסערונג אין דער אַדסאָרבענט דאָזע פון 0.01 ג צו 0.07 ג, פארגרעסערט זיך די באַזייַטיקונג עפעקטיווקייט פון 66.8% צו 96%, וואָס, אַקאָרדינגלי, קען זיין פארבונדן מיט א פארגרעסערונג אין דער צאָל פון אַקטיווע צענטערס אויף דער נאַנאָקאָמפּאָסיט ייבערפלאַך.
דער עפעקט פון דער אנפאנגס קאנצענטראציע אויף אדסארפציע קאפאציטעט און אראפנעמונג עפעקטיווקייט [25–100 מג ל-1, 25°C, pH 7, דאזע 0.05 ג] איז געווארן שטודירט. ווען די אנפאנגס קאנצענטראציע איז געווארן פארגרעסערט פון 25 מג ל-1 צו 100 מג ל-1, איז דער אראפנעמונג פראצענט פון די rGO/nZVI קאמפאזיט געפאלן פון 94.6% צו 65% (פיגור 7C), מסתמא צוליב דער אפוועזנהייט פון די געוואונטשענע אקטיווע זייטלעך. . אדסארבט גרויסע קאנצענטראציעס פון DC49. פון דער אנדערער זייט, ווי די אנפאנגס קאנצענטראציע איז פארגרעסערט געווארן, איז די אדסארפציע קאפאציטעט אויך פארגרעסערט געווארן פון 9.4 מג/ג צו 30 מג/ג ביז גלייכגעוויכט איז דערגרייכט געווארן (פיגור 7D). די אומפארמיידלעכע רעאקציע איז צוליב א פארגרעסערונג אין טרייבקראפט מיט אן אנפאנגס DC קאנצענטראציע גרעסער ווי די DC יאָן מאַסע טראנספער קעגנשטעל צו דערגרייכן די ייבערפלאך 50 פון די rGO/nZVI קאמפאזיט.
קאָנטאַקט צייט און קינעטישע שטודיעס צילן צו פֿאַרשטיין די גלייכגעוויכט צייט פֿון אַדסאָרפּציע. ערשטנס, די סומע פֿון DC אַדסאָרבירט בעת די ערשטע 40 מינוט פֿון דער קאָנטאַקט צייט איז געווען אַרום האַלב פֿון דער גאַנצער סומע אַדסאָרבירט איבער דער גאַנצער צייט (100 מינוט). בשעת די DC מאַלעקולן אין לייזונג קאָלידירן, וואָס מאַכט זיי שנעל מיגרירן צו דער ייבערפֿלאַך פֿון די rGO/nZVI קאָמפּאָזיט, וואָס רעזולטירט אין באַדייטנדיק אַדסאָרפּציע. נאָך 40 מינוט, DC אַדסאָרפּציע האָט זיך ביסלעכווייַז און לאַנגזאַם געוואַקסן ביז גלייכגעוויכט איז דערגרייכט געוואָרן נאָך 60 מינוט (פֿיג. 7D). זינט אַ גלייַכגעוויכטיקע סומע ווערט אַדסאָרבירט אין די ערשטע 40 מינוט, וועלן זיין ווייניקער קאָליזיעס מיט DC מאַלעקולן און ווייניקער אַקטיווע זייטלעך וועלן זיין פֿאַראַן פֿאַר נישט-אַדסאָרבירטע מאַלעקולן. דעריבער, קען די אַדסאָרפּציע קורס ווערן פֿאַרקלענערט51.
כדי בעסער צו פארשטיין די אדסארפציע קינעטיק, זענען גענוצט געווארן ליניע פלאטס פון פסעוודא ערשטן ארדענונג (פיגור 8א), פסעוודא צווייטן ארדענונג (פיגור 8ב), און עלאוויטש (פיגור 8ג) קינעטישע מאדעלן. פון די פאראמעטערס באקומען פון די קינעטישע שטודיעס (טאבעלע S1), ווערט קלאר אז דער פסעוודא-סעקונדע מאדעל איז דער בעסטער מאדעל פארן באשרייבן אדסארפציע קינעטיק, וואו דער R2 ווערט איז געשטעלט העכער ווי אין די אנדערע צוויי מאדעלן. עס איז אויך דא אן ענלעכקייט צווישן די אויסגערעכנטע אדסארפציע קאפאציטעטן (qe, cal). דער פסעוודא-צווייטער ארדענונג און די עקספערימענטאלע ווערטן (qe, exp.) זענען ווייטערדיגע באווייזן אז דער פסעוודא-צווייטער ארדענונג איז א בעסער מאדעל ווי אנדערע מאדעלן. ווי געוויזן אין טאבעלע 1, באשטעטיגן די ווערטן פון α (ערשטער אדסארפציע ראטע) און β (דעזארפציע קאנסטאנט) אז דער אדסארפציע ראטע איז העכער ווי דער דעזארפציע ראטע, וואס ווייזט אז DC טענדירט צו אדסארבן עפעקטיוו אויף דעם rGO/nZVI52 קאמפאזיט.
לינעאַרע אַדסאָרפּציע קינעטישע פּלאָץ פון פּסעוודאָ-צווייטע אָרדענונג (A), פּסעוודאָ-ערשטע אָרדענונג (B) און עלאָוויטש (C) [Co = 25–100 מג ל–1, pH = 7, T = 25 °C, דאָזע = 0.05 ג].
שטודיעס פון אַדסאָרפּציע איזאָטהערמס העלפֿן באַשטימען די אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט פון די אַדסאָרבענט (RGO/nRVI קאָמפּאָזיט) ביי פאַרשידענע אַדסאָרבאַטע קאָנצענטראַציעס (DC) און סיסטעם טעמפּעראַטורן. די מאַקסימום אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט איז געווען קאַלקיאַלייטיד ניצן די לאַנגמויר יסאָטהערם, וואָס ינדיקייץ אַז די אַדסאָרפּציע איז געווען כאָומאַדזשיניאַס און אַרייַנגערעכנט די פאָרמירונג פון אַן אַדסאָרבאַטע מאָנאָלייער אויף דער ייבערפלאַך פון די אַדסאָרבענט אָן ינטעראַקשאַן צווישן זיי53. צוויי אנדערע וויידלי געניצט יסאָטהערם מאָדעלס זענען די פרוינדליך און טעמקין מאָדעלס. כאָטש די פרוינדליך מאָדעל איז נישט געניצט צו קאַלקיאַלייט די אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט, עס העלפּס צו פֿאַרשטיין די העטעראָגענע אַדסאָרפּציע פּראָצעס און אַז וואַקאַנסיעס אויף די אַדסאָרבענט האָבן פאַרשידענע ענערגיעס, בשעת די טעמקין מאָדעל העלפּס צו פֿאַרשטיין די גשמיות און כעמישע פּראָפּערטיעס פון אַדסאָרפּציע54.
פיגורן 9A-C ווײַזן ליניע פּלאָטן פון די לאַנגמויר, פֿרײַנדליך, און טעמקין מאָדעלן, בהתאמה. די R2 ווערטן אויסגערעכנט פֿון די פֿרײַנדליך (פיגור 9A) און לאַנגמויר (פיגור 9B) ליניע פּלאָטן און פּרעזענטירט אין טאַבעלע 2 ווײַזן אַז DC אַדסאָרפּציע אויף די rGO/nZVI קאָמפּאָזיט פֿאָלגט די פֿרײַנדליך (0.996) און לאַנגמויר (0.988) יסאָטהערם מאָדעלן און טעמקין (0.985). די מאַקסימום אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט (qmax), אויסגערעכנט מיטן לאַנגמויר יסאָטהערם מאָדעל, איז געווען 31.61 מג g-1. דערצו, דער אויסגערעכנטער ווערט פֿון דעם דימענסיאָנלעסן סעפּאַראַציע פֿאַקטאָר (RL) איז צווישן 0 און 1 (0.097), וואָס ווײַזט אויף אַ גינסטיקן אַדסאָרפּציע פּראָצעס. אַנדערש, די אויסגערעכנטע פֿרײַנדליך קאָנסטאַנטע (n = 2.756) ווײַזט אויף אַ פּרעפֿערענץ פֿאַר דעם אַבזאָרפּציע פּראָצעס. לויטן לינעארן מאָדעל פֿון דער טעמקין איזאָטהערם (פֿיגור 9C), איז די אַדסאָרפּציע פֿון DC אויף דעם rGO/nZVI קאָמפּאָזיט אַ פֿיזישער אַדסאָרפּציע פּראָצעס, ווײַל b איז ˂ 82 kJ mol-1 (0.408)55. כאָטש פֿיזישע אַדסאָרפּציע ווערט געוויינטלעך געפֿירט דורך שוואַכע וואַן דער וואַלס כּוחות, פֿאָדערט דירעקט-שטראָם אַדסאָרפּציע אויף rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן נידעריקע אַדסאָרפּציע ענערגיעס [56, 57].
פרוינדליך (A), לאנגמויר (B), און טעמקין (C) לינעארע אדסארפציע איזאטהערמען [Co = 25–100 מג ל–1, pH = 7, T = 25 °C, דאזע = 0.05 ג]. פלאָט פון דער וואן'ט האָף גלייכונג פֿאַר DC אדסארפציע דורך rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן (D) [Co = 25–100 מג ל-1, pH = 7, T = 25–55 °C און דאזע = 0.05 ג].
כדי צו אפשאצן דעם עפעקט פון רעאקציע טעמפעראטור ענדערונג אויף גלייכשטראָם באַזייַטיקונג פון rGO/nZVI קאמפאזיטן, זענען טערמאדינאמישע פאראמעטערס ווי ענטראפיע ענדערונג (ΔS), ענטהאלפי ענדערונג (ΔH), און פרייע ענערגיע ענדערונג (ΔG) אויסגערעכנט געווארן פון גלייכונגען 3 און 458.
וואו \({K}_{e}\)=\(\frac{{C}_{Ae}}{{C}_{e}}\) – טערמאדינאמישע גלייכגעוויכט קאנסטאנט, Ce און CAe – rGO אין לייזונג, ריספּעקטיוולי /nZVI DC קאנצענטראציעס ביי אייבערפלאך גלייכגעוויכט. R און RT זענען די גאז קאנסטאנט און אדסארפציע טעמפעראטור, ריספּעקטיוולי. צייכענען ln Ke קעגן 1/T גיט א גלייכע ליניע (פיגור 9D) פון וועלכער ∆S און ∆H קענען באשטימט ווערן.
א נעגאַטיווער ΔH ווערט ווײַזט אָן אַז דער פּראָצעס איז עקזאָטהערמיש. פֿון דער אַנדערער זײַט, איז דער ΔH ווערט אינעם פֿיזישן אַדסאָרפּציע פּראָצעס. נעגאַטיווע ΔG ווערטן אין טאַבעלע 3 ווײַזן אָן אַז אַדסאָרפּציע איז מעגלעך און ספּאָנטאַן. נעגאַטיווע ווערטן פֿון ΔS ווײַזן אָן אַ הויכע אָרדענונג פֿון אַדסאָרבענט מאָלעקולן בײַם פֿליסיקייט־אינטערפֿייס (טאַבעלע 3).
טאַבעלע 4 פאַרגלייכט דעם rGO/nZVI קאָמפּאָזיט מיט אַנדערע אַדסאָרבענץ וואָס זענען געמאָלדן געוואָרן אין פריערדיקע שטודיעס. עס איז קלאָר אַז דער VGO/nCVI קאָמפּאָזיט האט אַ הויכע אַדסאָרפּציע קאַפּאַציטעט און קען זיין אַ פּראָמיסינג מאַטעריאַל פֿאַר דער באַזייַטיקונג פון DC אַנטיבייאַטיקס פון וואַסער. אין דערצו, די אַדסאָרפּציע פון rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן איז אַ שנעלער פּראָצעס מיט אַן עקוויליבראַציע צייט פון 60 מינוט. די ויסגעצייכנטע אַדסאָרפּציע אייגנשאַפטן פון די rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן קענען דערקלערט ווערן דורך דעם סינערגיסטישן ווירקונג פון rGO און nZVI.
פיגורן 10A, B אילוסטרירן דעם ראַציאָנעלן מעханіזם פֿאַר דער באַזייַטיקונג פון DC אַנטיביאָטיקס דורך די rGO/nZVI און nZVI קאָמפּלעקסן. לויט די רעזולטאַטן פון עקספּערימענטן אויף דער ווירקונג פון pH אויף דער עפעקטיווקייט פון DC אַדסאָרפּציע, מיט אַ פאַרגרעסערונג אין pH פון 3 צו 7, איז DC אַדסאָרפּציע אויף די rGO/nZVI קאָמפּאָזיט נישט געווען קאָנטראָלירט דורך עלעקטראָסטאַטישע ינטעראַקשאַנז, ווייַל עס האָט אַקטאַד ווי אַ צווישטעריאָן; דעריבער, אַ ענדערונג אין די pH ווערט האָט נישט אַפעקטירט דעם אַדסאָרפּציע פּראָצעס. דערנאָך, קען דער אַדסאָרפּציע מעханіזם קאָנטראָלירט ווערן דורך נישט-עלעקטראָסטאַטישע ינטעראַקשאַנז ווי הידראָגען באַנדינג, הידראָפאָבישע יפעקס, און π-π סטאַקינג ינטעראַקשאַנז צווישן די rGO/nZVI קאָמפּאָזיט און DC66. עס איז באַקאַנט אַז דער מעханіזם פון אַראָמאַטישע אַדסאָרבאַטעס אויף די ייבערפלאַכן פון שיכטן גראַפֿען איז דערקלערט געוואָרן דורך π–π סטאַקינג ינטעראַקשאַנז ווי די הויפּט טרייבקראַפט. דער קאָמפּאָזיט איז אַ שיכטן מאַטעריאַל ענלעך צו גראַפֿען מיט אַן אַבזאָרפּציע מאַקסימום ביי 233 נם רעכט צו דער π-π* יבערגאַנג. באַזירט אויף דער אנוועזנהייט פון פיר אַראָמאַטישע רינגען אין דער מאָלעקולאַרער סטרוקטור פון די DC אַדסאָרבאַט, האָבן מיר כייפּאַטאַסייזד אַז עס איז אַ מעханіזם פון π-π-סטאַקינג ינטעראַקשאַן צווישן די אַראָמאַטישע DC (π-עלעקטראָן אַקסעפּטאָר) און דעם ראַיאָן רייך אין π-עלעקטראָנען אויף דער RGO ייבערפלאַך. /nZVI קאָמפּאָזיטן. אין דערצו, ווי געוויזן אין פיגור 10B, FTIR שטודיעס זענען דורכגעפירט געוואָרן צו שטודירן די מאָלעקולאַרע ינטעראַקשאַן פון rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן מיט DC, און די FTIR ספּעקטראַ פון rGO/nZVI קאָמפּאָזיטן נאָך DC אַדסאָרפּשאַן ווערן געוויזן אין פיגור 10B. 10b. א נייער שפּיץ ווערט באמערקט ביי 2111 cm-1, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו דער ראַם ווייבריישאַן פון דער C=C בונד, וואָס ווייזט די אנוועזנהייט פון די קאָרעספּאָנדירנדיקע אָרגאַנישע פונקציאָנעלע גרופּעס אויף דער ייבערפלאַך פון 67 rGO/nZVI. אַנדערע שפּיצן גייען פון 1561 צו 1548 סענטימעטער-1 און פון 1399 צו 1360 סענטימעטער-1, וואָס באַשטעטיקט אויך אַז π-π אינטעראַקציעס שפּילן אַ וויכטיקע ראָלע אין דער אַדסאָרפּציע פון גראַפֿען און אָרגאַנישע פאַרפּעסטיקונגען68,69. נאָך DC אַדסאָרפּציע, איז די אינטענסיטעט פון עטלעכע זויערשטאָף-האַלטיקע גרופּעס, ווי OH, געפֿאַלן צו 3270 סענטימעטער-1, וואָס סאַגדזשעסטירט אַז הידראָגען בונדינג איז איינער פון די אַדסאָרפּציע מעקאַניזמען. אַזוי, באַזירט אויף די רעזולטאַטן, פּאַסירט DC אַדסאָרפּציע אויף די rGO/nZVI קאָמפּאָזיט דער הויפּט רעכט צו π-π סטאַקינג אינטעראַקציעס און H-בונדן.
ראַציאָנעלער מעханіזם פון אַדסאָרפּציע פון DC אַנטיבייאַטיקס דורך rGO/nZVI און nZVI קאָמפּלעקסן (A). FTIR אַדסאָרפּציע ספּעקטראַ פון DC אויף rGO/nZVI און nZVI (B).
די אינטענסיטעט פון די אַבזאָרפּציע בענדס פון nZVI ביי 3244, 1615, 1546, און 1011 cm–1 איז געשטיגן נאך DC אַדסאָרפּציע אויף nZVI (פיגור 10B) קאַמפּערד צו nZVI, וואָס זאָל זיין פֿאַרבונדן מיט דער אינטעראַקציע מיט מעגלעכע פונקציאָנעלע גרופּעס פון די קאַרבאָקסיל זויער O גרופּעס אין DC. אָבער, דעם נידעריקער פּראָצענט פון טראַנסמיסיע אין אַלע באמערקטע בענדס ווייזט קיין באַטייטיק ענדערונג אין די אַדסאָרפּציע עפעקטיווקייט פון די פיטאָסינטעטישע אַדסאָרבענט (nZVI) קאַמפּערד צו nZVI איידער דעם אַדסאָרפּציע פּראָצעס. לויט עטלעכע DC באַזייַטיקונג פאָרשונג מיט nZVI71, ווען nZVI רעאַגירט מיט H2O, עלעקטראָנען זענען באפרייט און דעמאָלט H+ איז געניצט צו פּראָדוצירן העכסט רעדוסאַבאַל אַקטיוו הידראָגען. צום סוף, עטלעכע קאַטיאָנישע קאַמפּאַונדז אָננעמען עלעקטראָנען פון אַקטיוו הידראָגען, ריזאַלטינג אין -C=N און -C=C-, וואָס איז אַטריביאַטאַד צו די שפּאַלטונג פון די בענזין רינג.
פּאָסט צייט: 14טן נאוועמבער 2022