Grazzi talli żort Nature.com.Qed tuża verżjoni tal-browser b'appoġġ limitat CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Juri karużell ta' tliet slides f'daqqa.Uża l-buttuni Preċedenti u Li jmiss biex timxi minn tliet slides kull darba, jew uża l-buttuni slider fl-aħħar biex timxi minn tliet slides kull darba.
L-eżistenza ta 'metalli emessi mir-radjazzjoni microwave hija kontroversjali minħabba li l-metalli jaqbdu faċilment.Imma dak li hu interessanti huwa li r-riċerkaturi sabu li l-fenomenu tal-iskarigu tal-ark joffri rotta promettenti għas-sintesi tan-nanomaterjali billi jinqasmu molekuli.Dan l-istudju qed jiżviluppa metodu sintetiku ta 'pass wieħed iżda affordabbli li jgħaqqad tisħin microwave u ark elettriku biex jikkonverti żejt tal-palm mhux raffinat f'nanokarbon manjetiku (MNC), li jista' jitqies bħala alternattiva ġdida għall-produzzjoni taż-żejt tal-palm.Tinvolvi s-sinteżi ta 'mezz b'wajer ta' l-istainless steel imdawwar b'mod permanenti (medju dielettriku) u ferrocene (katalizzatur) taħt kondizzjonijiet parzjalment inerti.Dan il-metodu ġie muri b'suċċess għat-tisħin fil-medda tat-temperatura minn 190.9 sa 472.0 ° C b'diversi ħinijiet ta 'sintesi (10-20 min).MNCs ippreparati friski wrew sferi b'daqs medju ta '20.38-31.04 nm, struttura mesoporuża (SBET: 14.83-151.95 m2 / g) u kontenut għoli ta' karbonju fiss (52.79-71.24 wt.%), kif ukoll D u G meded (ID/g) 0.98–0.99.Il-formazzjoni ta 'qċaċet ġodda fl-ispettru FTIR (522.29-588.48 cm-1) tixhed favur il-preżenza ta' komposti FeO fil-ferroċen.Il-manjetometri juru saturazzjoni ta 'manjetizzazzjoni għolja (22.32–26.84 emu/g) f'materjali ferromanjetiċi.L-użu ta 'MNCs fit-trattament tad-drenaġġ intwera billi evalwaw il-kapaċità ta' adsorbiment tagħhom bl-użu ta 'test ta' adsorbiment ta 'methylene blue (MB) f'diversi konċentrazzjonijiet minn 5 sa 20 ppm.MNCs miksuba fil-ħin tas-sinteżi (20 min) wrew l-ogħla effiċjenza ta 'assorbiment (10.36 mg/g) meta mqabbla ma' oħrajn, u r-rata ta 'tneħħija taż-żebgħa MB kienet 87.79%.Għalhekk, il-valuri Langmuir mhumiex ottimisti meta mqabbla mal-valuri Freundlich, b'R2 huwa madwar 0.80, 0.98 u 0.99 għal MNCs sintetizzati f'10 min (MNC10), 15 min (MNC15) u 20 min (MNC20) rispettivament.Konsegwentement, is-sistema ta 'adsorbiment hija fi stat eteroġenju.Għalhekk, l-ark tal-microwave joffri metodu promettenti għall-konverżjoni ta 'CPO għal MNC, li jista' jneħħi żebgħat ta 'ħsara.
Ir-radjazzjoni microwave tista 'ssaħħan l-aktar partijiet ta' ġewwa tal-materjali permezz tal-interazzjoni molekulari ta 'kampijiet elettromanjetiċi.Dan ir-rispons microwave huwa uniku peress li jippromwovi rispons termali veloċi u uniformi.Għalhekk, huwa possibbli li jitħaffef il-proċess tat-tisħin u jissaħħu r-reazzjonijiet kimiċi2.Fl-istess ħin, minħabba l-ħin ta 'reazzjoni iqsar, ir-reazzjoni tal-microwave tista' fl-aħħar tipproduċi prodotti ta 'purità għolja u rendiment għoli3,4.Minħabba l-proprjetajiet aqwa tagħha, ir-radjazzjoni microwave tiffaċilita sintesi microwave interessanti li huma użati f'ħafna studji, inklużi reazzjonijiet kimiċi u s-sintesi ta 'nanomaterjali5,6.Matul il-proċess tat-tisħin, il-proprjetajiet dielettriċi tal-aċċettatur ġewwa l-medju għandhom rwol deċiżiv, peress li joħolqu post sħun fil-medju, li jwassal għall-formazzjoni ta 'nanokarburi b'morfoloġiji u proprjetajiet differenti.Studju minn Omoriyekomwan et al.Produzzjoni ta' nanofibri tal-karbonju vojta minn ġewwa mill-qlub tal-palm bl-użu ta' karbonju attivat u nitroġenu8.Barra minn hekk, Fu u Hamid iddeterminaw l-użu ta 'katalizzatur għall-produzzjoni ta' karbonju attivat tal-fibra tal-palm taż-żejt f'forn microwave 350 W9.Għalhekk, approċċ simili jista 'jintuża biex jikkonverti żejt tal-palm mhux raffinat għal MNCs billi jiġu introdotti kenniesa xierqa.
Ġie osservat fenomenu interessanti bejn ir-radjazzjoni microwave u metalli bi truf li jaqtgħu, tikek jew irregolaritajiet submikroskopiċi10.Il-preżenza ta 'dawn iż-żewġ oġġetti se tkun affettwata minn ark elettriku jew spark (komunement imsejħa skarigu ta' ark)11,12.L-ark jippromwovi l-formazzjoni ta 'hot spots aktar lokalizzati u jinfluwenza r-reazzjoni, u b'hekk itejjeb il-kompożizzjoni kimika tal-ambjent13.Dan il-fenomenu partikolari u interessanti ġibed diversi studji bħat-tneħħija tal-kontaminanti14,15, il-qsim tal-qatran tal-bijomassa16, il-piroliżi assistita mill-microwave17,18 u s-sinteżi tal-materjal19,20,21.
Riċentement, nanokarburi bħal nanotubi tal-karbonju, nanosferi tal-karbonju, u ossidu tal-graffen imnaqqas modifikat ġibdu l-attenzjoni minħabba l-proprjetajiet tagħhom.Dawn in-nanokarburi għandhom potenzjal kbir għal applikazzjonijiet li jvarjaw mill-ġenerazzjoni tal-enerġija għall-purifikazzjoni jew id-dekontaminazzjoni tal-ilma23.Barra minn hekk, huma meħtieġa proprjetajiet eċċellenti tal-karbonju, iżda fl-istess ħin, huma meħtieġa proprjetajiet manjetiċi tajbin.Dan huwa utli ħafna għal applikazzjonijiet multifunzjonali inkluż assorbiment għoli ta 'jonji tal-metall u żebgħa fit-trattament tal-ilma tad-drenaġġ, modifikaturi manjetiċi fil-bijokarburanti u anke absorbers tal-microwave ta' effiċjenza għolja24,25,26,27,28.Fl-istess ħin, dawn il-karbonju għandhom vantaġġ ieħor, inkluża żieda fl-erja tal-wiċċ tas-sit attiv tal-kampjun.
F'dawn l-aħħar snin, ir-riċerka fil-materjali manjetiċi tan-nanokarbonju kienet qed tiżdied.Tipikament, dawn in-nanokarburi manjetiċi huma materjali multifunzjonali li fihom materjali manjetiċi nanosized li jistgħu jikkawżaw katalisti esterni jirreaġixxu, bħal kampi manjetiċi elettrostatiċi esterni jew alternanti29.Minħabba l-proprjetajiet manjetiċi tagħhom, in-nanokarburi manjetiċi jistgħu jiġu kkombinati ma 'firxa wiesgħa ta' ingredjenti attivi u strutturi kumplessi għall-immobilizzazzjoni30.Sadanittant, in-nanokarbonji manjetiċi (MNCs) juru effiċjenza eċċellenti fl-adsorbiment ta' sustanzi li jniġġsu minn soluzzjonijiet milwiema.Barra minn hekk, l-erja tal-wiċċ speċifika għolja u l-pori ffurmati fl-MNCs jistgħu jżidu l-kapaċità ta 'assorbiment31.Is-separaturi manjetiċi jistgħu jisseparaw l-MNCs minn soluzzjonijiet reattivi ħafna, u jbiddluhom f'sorbent vijabbli u maniġġabbli32.
Diversi riċerkaturi wrew li nanokarburi ta 'kwalità għolja jistgħu jiġu prodotti bl-użu ta' żejt tal-palm mhux maħdum33,34.Iż-żejt tal-palm, magħruf xjentifikament bħala Elais Guneensis, huwa meqjus bħala wieħed miż-żjut li jittieklu importanti bi produzzjoni ta' madwar 76.55 miljun tunnellata fl-202135. Iż-żejt tal-palm mhux raffinat jew CPO fih proporzjon ibbilanċjat ta' aċidi grassi mhux saturati (EFAs) u aċidi grassi saturati. (Awtorità Monetarja ta' Singapor).Il-biċċa l-kbira tal-idrokarburi fis-CPO huma trigliċeridi, glyceride magħmul minn tliet komponenti tal-aċetat tat-trigliċeridi u komponent wieħed tal-gliċerol36.Dawn l-idrokarburi jistgħu jiġu ġeneralizzati minħabba l-kontenut enormi ta’ karbonju tagħhom, li jagħmluhom prekursuri ħodor potenzjali għall-produzzjoni tan-nanokarburi37.Skont il-letteratura, CNT37,38,39,40, nanosferi tal-karbonju33,41 u graphene34,42,43 huma ġeneralment sintetizzati bl-użu ta 'żejt tal-palm mhux raffinat jew żejt li jittiekel.Dawn in-nanokarburi għandhom potenzjal kbir f'applikazzjonijiet li jvarjaw mill-ġenerazzjoni tal-enerġija għal purifikazzjoni jew dekontaminazzjoni tal-ilma.
Sintesi termali bħal CVD38 jew pyrolysis33 saret metodu favorevoli għad-dekompożizzjoni taż-żejt tal-palm.Sfortunatament, it-temperaturi għoljin fil-proċess iżidu l-ispiża tal-produzzjoni.Il-produzzjoni tal-materjal preferut 44 teħtieġ proċeduri twal u tedjanti u metodi ta' tindif.Madankollu, il-ħtieġa għal separazzjoni fiżika u qsim hija innegabbli minħabba l-istabbiltà tajba taż-żejt tal-palm mhux raffinat f'temperaturi għoljin45.Għalhekk, temperaturi ogħla huma xorta meħtieġa biex żejt tal-palm mhux raffinat jikkonverti f'materjali karboniċi.L-ark likwidu jista' jitqies bħala l-aħjar metodu potenzjali u ġdid għas-sintesi tan-nanokarbon manjetiku 46 .Dan l-approċċ jipprovdi enerġija diretta għal prekursuri u soluzzjonijiet fi stati eċċitati ħafna.Skariku ta 'ark jista' jikkawża li l-bonds tal-karbonju fiż-żejt tal-palm mhux raffinat jinkiser.Madankollu, l-ispazjar tal-elettrodi użat jista 'jkollu bżonn jissodisfa rekwiżiti stretti, li jillimitaw l-iskala industrijali, għalhekk metodu effiċjenti għad irid jiġi żviluppat.
Sa l-aħjar għarfien tagħna, ir-riċerka dwar l-iskarigu bl-ark li juża microwaves bħala metodu għas-sintetizzazzjoni tan-nanokarbonji hija limitata.Fl-istess ħin, l-użu taż-żejt tal-palm mhux raffinat bħala prekursur ma ġiex esplorat bis-sħiħ.Għalhekk, dan l-istudju għandu l-għan li jesplora l-possibbiltà li jiġu prodotti nanokarburi manjetiċi minn prekursuri taż-żejt tal-palm mhux maħdum bl-użu ta 'ark elettriku bl-użu ta' forn microwave.L-abbundanza taż-żejt tal-palm għandha tkun riflessa fi prodotti u applikazzjonijiet ġodda.Dan l-approċċ ġdid għar-raffinar taż-żejt tal-palm jista' jgħin biex jagħti spinta lis-settur ekonomiku u jkun sors ieħor ta' dħul għall-produtturi taż-żejt tal-palm, speċjalment affettwat il-pjantaġġuni taż-żejt tal-palm tal-bdiewa żgħar.Skont studju tal-azjendi agrikoli żgħar minn Ayompe et al., il-proprjetarji ż-żgħar jaqilgħu aktar flus biss jekk jipproċessaw gruppi ta’ frott frisk huma stess u jbigħu żejt tal-palm mhux ipproċessat aktar milli jbigħuh lill-pitkala, li huwa xogħol għali u tedjanti47.Fl-istess ħin, żieda fl-għeluq ta 'fabbriki minħabba COVID-19 affettwat prodotti ta' applikazzjoni bbażati fuq iż-żejt tal-palm.Interessanti, peress li ħafna djar għandhom aċċess għal fran microwave u l-metodu propost f'dan l-istudju jista 'jitqies fattibbli u affordabbli, il-produzzjoni MNC tista' titqies bħala alternattiva għall-pjantaġġuni taż-żejt tal-palm fuq skala żgħira.Sadanittant, fuq skala akbar, il-kumpaniji jistgħu jinvestu f'reatturi kbar biex jipproduċu TNCs kbar.
Dan l-istudju jkopri prinċipalment il-proċess ta 'sinteżi li juża l-istainless steel bħala l-mezz dielettriku għal diversi tul ta' żmien.Ħafna mill-istudji ġenerali li jużaw microwaves u nanokarbonji jissuġġerixxu ħin ta' sinteżi aċċettabbli ta' 30 minuta jew aktar33,34.Sabiex jappoġġa idea prattika aċċessibbli u fattibbli, dan l-istudju kellu l-għan li jikseb MNCs b'ħinijiet ta 'sinteżi taħt il-medja.Fl-istess ħin, l-istudju jagħti stampa tal-livell 3 ta’ prontezza għat-teknoloġija peress li t-teorija hija ppruvata u implimentata fuq skala tal-laboratorju.Aktar tard, l-MNCs li rriżultaw kienu kkaratterizzati mill-proprjetajiet fiżiċi, kimiċi u manjetiċi tagħhom.Il-blu tal-metilin imbagħad intuża biex juri l-kapaċità ta 'assorbiment tal-MNCs li jirriżultaw.
Żejt tal-palm mhux raffinat inkiseb minn Apas Balung Mill, Sawit Kinabalu Sdn.Bhd., Tawau, u jintuża bħala prekursur tal-karbonju għas-sintesi.F'dan il-każ, wajer ta 'l-istainless steel b'dijametru ta' 0.90 mm intuża bħala mezz dielettriku.Ferroċen (purità 99%), miksub minn Sigma-Aldrich, l-Istati Uniti, intgħażel bħala katalist f'dan ix-xogħol.Il-blu tal-metilin (Bendosen, 100 g) intuża aktar għal esperimenti ta 'assorbiment.
F'dan l-istudju, forn microwave tad-dar (Panasonic: SAM-MG23K3513GK) ġie kkonvertit f'reattur microwave.Saru tliet toqob fil-parti ta 'fuq tal-forn microwave għad-dħul u l-ħruġ tal-gass u thermocouple.Is-sondi termokoppja ġew iżolati b'tubi taċ-ċeramika u mqiegħda taħt l-istess kundizzjonijiet għal kull esperiment biex jipprevjenu inċidenti.Sadanittant, reattur tal-ħġieġ borosilikat b'għatu bi tliet toqob intuża biex jakkomoda l-kampjuni u t-trakea.Dijagramma skematika ta 'reattur microwave tista' ssir referenza għaliha fil-Figura Supplimentari 1.
Bl-użu taż-żejt tal-palm mhux raffinat bħala prekursur tal-karbonju u ferrocene bħala katalist, ġew sintetizzati nanokarburi manjetiċi.Madwar 5% bil-piż tal-katalizzatur tal-ferroċen kien ippreparat bil-metodu tal-katalizzatur tad-demel likwidu.Il-ferroċen tħallat ma' 20 ml ta' żejt tal-palm mhux raffinat f'60 rpm għal 30 minuta.It-taħlita mbagħad ġiet trasferita għal griġjol ta 'l-alumina, u wajer ta' l-istainless steel twil 30 ċm ġie mdawwar u mqiegħed vertikalment ġewwa l-griġjol.Poġġi l-griġjol ta' l-alumina fir-reattur tal-ħġieġ u waħħalha sew ġewwa l-forn microwave b'għatu tal-ħġieġ issiġillat.In-nitroġenu ġie minfuħ fil-kamra 5 minuti qabel il-bidu tar-reazzjoni biex titneħħa l-arja mhux mixtieqa mill-kamra.Il-qawwa tal-microwave żdiedet għal 800W minħabba li din hija l-qawwa massima tal-microwave li tista 'żżomm bidu tajjeb tal-ark.Għalhekk, dan jista' jikkontribwixxi għall-ħolqien ta' kundizzjonijiet favorevoli għal reazzjonijiet sintetiċi.Fl-istess ħin, din hija wkoll firxa ta 'enerġija użata ħafna f'watts għal reazzjonijiet ta' fużjoni microwave48,49.It-taħlita ġiet imsaħħan għal 10, 15 jew 20 minuta matul ir-reazzjoni.Wara t-tlestija tar-reazzjoni, ir-reattur u l-microwave tkessħu b'mod naturali għat-temperatura tal-kamra.Il-prodott finali fil-griġjol tal-alumina kien preċipitat iswed b'wajers helical.
Il-preċipitat iswed inġabar u maħsul diversi drabi alternattivament b'etanol, isopropanol (70%) u ilma distillat.Wara l-ħasil u t-tindif, il-prodott jitnixxef matul il-lejl f'80 ° C f'forn konvenzjonali biex jevapora impuritajiet mhux mixtieqa.Il-prodott imbagħad inġabar għall-karatterizzazzjoni.Intużaw kampjuni mmarkati MNC10, MNC15 u MNC20 biex jissintetizzaw nanokarburi manjetiċi għal 10 min, 15 min, u 20 min.
Osserva l-morfoloġija MNC b'mikroskopju elettroniku tal-iskannjar tal-emissjoni tal-kamp jew FESEM (mudell Zeiss Auriga) b'ingrandiment ta '100 sa 150 kX.Fl-istess ħin, il-kompożizzjoni elementali ġiet analizzata bi spettroskopija tar-raġġi-X (EDS) li jxerred l-enerġija.L-analiżi EMF twettqet f'distanza ta 'ħidma ta' 2.8 mm u vultaġġ ta 'aċċellerazzjoni ta' 1 kV.L-erja tal-wiċċ speċifiċi u l-valuri tal-pori MNC ġew imkejla bil-metodu Brunauer-Emmett-Teller (BET), inkluża l-iżoterma ta 'adsorbiment-desorbiment ta' N2 f'77 K. L-analiżi saret bl-użu ta 'miter tal-erja tal-wiċċ mudell (MICROMERITIC ASAP 2020) .
Il-kristallinità u l-fażi tan-nanokarburi manjetiċi ġew determinati permezz ta 'diffrazzjoni ta' trab tar-raġġi X jew XRD (Burker D8 Advance) f'λ = 0.154 nm.Diffractograms ġew irreġistrati bejn 2θ = 5 u 85 ° b'rata ta 'scan ta' 2 ° min-1.Barra minn hekk, l-istruttura kimika ta 'MNCs ġiet investigata bl-użu ta' spettroskopija infra-aħmar tat-trasformazzjoni Fourier (FTIR).L-analiżi twettqet bl-użu ta 'Perkin Elmer FTIR-Spectrum 400 b'veloċitajiet ta' skennjar li jvarjaw minn 4000 sa 400 cm-1.Fl-istudju tal-karatteristiċi strutturali tan-nanokarbonji manjetiċi, l-ispettroskopija Raman saret bl-użu ta 'laser drogat bin-neodimju (532 nm) fl-ispettroskopija U-RAMAN b'għan 100X.
Intuża manjetometru li jivvibra jew VSM (serje Lake Shore 7400) biex titkejjel is-saturazzjoni manjetika tal-ossidu tal-ħadid fl-MNCs.Intuża kamp manjetiku ta' madwar 8 kOe u nkisbu 200 punt.
Meta ġie studjat il-potenzjal ta 'MNCs bħala assorbenti f'esperimenti ta' adsorbiment, intuża ż-żebgħa katjonika methylene blue (MB).MNCs (20 mg) ġew miżjuda ma '20 ml ta' soluzzjoni akwea ta 'methylene blu b'konċentrazzjonijiet standard fil-medda ta' 5-20 mg/L50.Il-pH tas-soluzzjoni ġie stabbilit f'pH newtrali ta' 7 matul l-istudju.Is-soluzzjoni tħawwad mekkanikament f'150 rpm u 303.15 K fuq shaker li jdur (Lab Companion: SI-300R).L-MNCs imbagħad jiġu separati bl-użu ta 'kalamita.Uża spettrofotometru UV-viżibbli (Varian Cary 50 UV-Vis Spectrophotometer) biex tosserva l-konċentrazzjoni tas-soluzzjoni MB qabel u wara l-esperiment ta 'adsorbiment, u irreferi għall-kurva standard tal-metilenu blu f'wavelength massimu ta' 664 nm.L-esperiment ġie ripetut tliet darbiet u l-valur medju ngħata.It-tneħħija ta' MG mis-soluzzjoni ġiet ikkalkulata bl-użu ta' l-ekwazzjoni ġenerali għall-ammont ta' MC adsorbit f'ekwilibriju qe u l-perċentwal ta' tneħħija %.
Twettqu wkoll esperimenti fuq l-iżoterma ta 'assorbiment b'taħwid ta' konċentrazzjonijiet varji (5-20 mg / l) ta 'soluzzjonijiet MG u 20 mg ta' l-adsorbent f'temperatura kostanti ta '293.15 K. mg għall-MNCs kollha.
Il-ħadid u l-karbonju manjetiku ġew studjati b'mod estensiv matul l-aħħar għexieren ta 'snin.Dawn il-materjali manjetiċi bbażati fuq il-karbonju qed jiġbdu attenzjoni dejjem akbar minħabba l-proprjetajiet elettromanjetiċi eċċellenti tagħhom, li jwasslu għal diversi applikazzjonijiet teknoloġiċi potenzjali, prinċipalment f'apparat elettriku u trattament tal-ilma.F'dan l-istudju, in-nanokarburi ġew sintetizzati billi kkrekkjaw idrokarburi fiż-żejt tal-palm mhux raffinat bl-użu ta 'skariku tal-microwave.Is-sinteżi twettqet f'ħinijiet differenti, minn 10 sa 20 min, fi proporzjon fiss (5:1) tal-prekursur u l-katalizzatur, bl-użu ta 'kollettur tal-kurrent tal-metall (SS mibrum) u parzjalment inerti (arja mhux mixtieqa mnaddfa bin-nitroġenu fil- bidu tal-esperiment).Id-depożiti karboniċi li jirriżultaw huma fil-forma ta 'trab solidu iswed, kif muri fil-Figura Supplimentari 2a.Ir-rendimenti tal-karbonju preċipitat kienu madwar 5.57%, 8.21%, u 11.67% f'ħinijiet ta 'sintesi ta' 10 minuti, 15-il minuta u 20 minuta, rispettivament.Dan ix-xenarju jissuġġerixxi li żminijiet itwal ta 'sinteżi jikkontribwixxu għal rendimenti ogħla51—rendimenti baxxi, x'aktarx minħabba ħinijiet ta' reazzjoni qosra u attività baxxa tal-katalizzatur.
Sadanittant, plot tat-temperatura ta 'sintesi kontra l-ħin għan-nanokarburi miksuba tista' ssir referenza għaliha fil-Figura Supplimentari 2b.L-ogħla temperaturi miksuba għal MNC10, MNC15 u MNC20 kienu 190.9°C, 434.5°C u 472°C, rispettivament.Għal kull kurva, tista 'tidher inklinazzjoni wieqfa, li tindika żieda kostanti fit-temperatura ġewwa r-reattur minħabba s-sħana ġġenerata matul l-ark tal-metall.Dan jista 'jidher f'0-2 min, 0-5 min, u 0-8 min għal MNC10, MNC15, u MNC20, rispettivament.Wara li tilħaq ċertu punt, l-inklinazzjoni tkompli tiċċaqlaq lejn l-ogħla temperatura, u l-inklinazzjoni ssir moderata.
Il-mikroskopija elettronika tal-iskannjar tal-emissjoni tal-kamp (FESEM) intużat biex tosserva t-topografija tal-wiċċ tal-kampjuni MNC.Kif muri fil-fig.1, in-nanokarburi manjetiċi għandhom struttura morfoloġika kemmxejn differenti f'ħin differenti ta 'sintesi.Stampi ta' FESEM MNC10 fil-fig.1a,b juru li l-formazzjoni ta 'sferi tal-karbonju tikkonsisti f'mikro- u nanosferi mqabbda u mwaħħla minħabba tensjoni tal-wiċċ għolja.Fl-istess ħin, il-preżenza tal-forzi ta’ van der Waals twassal għall-aggregazzjoni ta’ sferi tal-karbonju52.Iż-żieda fil-ħin ta 'sintesi rriżultat f'daqsijiet iżgħar u żieda fin-numru ta' sferi minħabba reazzjonijiet itwal ta 'qsim.Fuq il-fig.1c juri li MNC15 għandu forma sferika kważi perfetta.Madankollu, l-isferi aggregati xorta jistgħu jiffurmaw mesopori, li aktar tard jistgħu jsiru siti tajbin għall-adsorbiment blu tal-metilin.F'ingrandiment għoli ta '15,000 darba f'Fig. 1d aktar sferi tal-karbonju jistgħu jidhru agglomerati b'daqs medju ta' 20.38 nm.
Immaġini FESEM ta 'nanokarburi sintetizzati wara 10 min (a, b), 15 min (c, d) u 20 min (e-g) f'ingrandiment ta' 7000 u 15000 darba.
Fuq il-fig.1e–g MNC20 juri l-iżvilupp ta 'pori bi sferi żgħar fuq il-wiċċ tal-karbonju manjetiku u jerġa' jgħaqqad il-morfoloġija tal-karbonju attivat manjetiku53.Pori ta 'dijametri u wisgħat differenti jinsabu b'mod każwali fuq il-wiċċ tal-karbonju manjetiku.Għalhekk, dan jista 'jispjega għaliex MNC20 wera erja tal-wiċċ akbar u volum tal-pori kif muri mill-analiżi BET, peress li ffurmaw aktar pori fuq il-wiċċ tiegħu milli f'ħinijiet sintetiċi oħra.Mikrografi meħuda b'ingrandiment għoli ta '15,000 darba wrew daqsijiet ta' partiċelli mhux omoġenji u forom irregolari, kif muri fil-Fig. 1g.Meta l-ħin tat-tkabbir żdied għal 20 minuta, ġew iffurmati aktar sferi agglomerati.
Interessanti, flakes tal-karbonju mibrumin instabu wkoll fl-istess żona.Id-dijametru tal-isferi varja minn 5.18 sa 96.36 nm.Din il-formazzjoni tista 'tkun dovuta għall-okkorrenza ta' nukleazzjoni differenzjali, li hija ffaċilitata minn temperatura għolja u microwaves.Id-daqs tal-isfera kkalkulat tal-MNCs ippreparati kellu medja ta '20.38 nm għal MNC10, 24.80 nm għal MNC15, u 31.04 nm għal MNC20.Id-distribuzzjoni tad-daqs tal-isferi hija murija fil-fig supplimentari.3.
Il-Figura 4 Supplimentari turi l-ispettri EDS u s-sommarji tal-kompożizzjoni elementali ta 'MNC10, MNC15, u MNC20, rispettivament.Skont l-ispettri, ġie nnutat li kull nanokarbon fih ammont differenti ta 'C, O, u Fe.Dan huwa dovut għad-diversi reazzjonijiet ta 'ossidazzjoni u qsim li jseħħu matul il-ħin ta' sinteżi addizzjonali.Ammont kbir ta 'C huwa maħsub li ġej mill-prekursur tal-karbonju, iż-żejt tal-palm mhux raffinat.Sadanittant, il-persentaġġ baxx ta 'O huwa dovut għall-proċess ta' ossidazzjoni matul is-sinteżi.Fl-istess ħin, Fe huwa attribwit għal ossidu tal-ħadid depożitat fuq il-wiċċ tan-nanokarbon wara d-dekompożizzjoni tal-ferroċen.Barra minn hekk, il-Figura Supplimentari 5a–c turi l-immappjar tal-elementi MNC10, MNC15, u MNC20.Ibbażat fuq mapping fundamentali, ġie osservat li Fe huwa mqassam tajjeb fuq il-wiċċ MNC.
L-analiżi ta 'adsorbiment-desorbiment tan-nitroġenu tipprovdi informazzjoni dwar il-mekkaniżmu ta' adsorbiment u l-istruttura poruża tal-materjal.Isotermi ta 'assorbiment N2 u graffs tal-wiċċ MNC BET huma murija fil-Fig.2. Ibbażat fuq l-immaġini FESEM, l-imġieba ta 'adsorbiment hija mistennija li tesibixxi taħlita ta' strutturi mikroporużi u mesoporużi minħabba l-aggregazzjoni.Madankollu, il-graff f'Fig. 2 turi li l-assorbent jixbah l-isoterma tat-tip IV u l-linja ta 'istereżi tat-tip H2 ta' IUPAC55.Dan it-tip ta 'iżoterma ħafna drabi huwa simili għal dak ta' materjali mesoporużi.L-imġiba ta 'adsorbiment tal-mesopori hija ġeneralment iddeterminata mill-interazzjoni ta' reazzjonijiet ta 'adsorbiment-adsorbiment mal-molekuli tal-materja kondensata.Isotermi ta 'adsorbiment f'forma ta' S jew f'forma ta 'S huma ġeneralment ikkawżati minn adsorbiment b'saff wieħed b'ħafna saffi segwiti minn fenomenu li fih il-gass jikkondensa f'fażi likwida fil-pori fi pressjonijiet taħt il-pressjoni ta' saturazzjoni tal-likwidu tal-massa, magħrufa bħala kondensazzjoni tal-pori 56. Kondensazzjoni kapillari fil-pori sseħħ fi pressjonijiet relattivi (p/po) 'il fuq minn 0.50.Sadanittant, l-istruttura tal-pori kumplessa turi isteresi tat-tip H2, li hija attribwita għal tfixkil tal-pori jew tnixxija f'firxa dejqa ta 'pori.
Il-parametri fiżiċi tal-wiċċ miksuba mit-testijiet BET huma murija fit-Tabella 1. L-erja tas-superfiċje BET u l-volum totali tal-pori żdiedu b'mod sinifikanti maż-żieda fil-ħin tas-sinteżi.Id-daqsijiet medji tal-pori ta 'MNC10, MNC15, u MNC20 huma 7.2779 nm, 7.6275 nm, u 7.8223 nm, rispettivament.Skont ir-rakkomandazzjonijiet tal-IUPAC, dawn il-pori intermedji jistgħu jiġu kklassifikati bħala materjali mesoporużi.L-istruttura mesoporuża tista 'tagħmel il-metilen blu aktar faċilment permeabbli u adsorbibbli minn MNC57.Il-Ħin Massimu ta' Sintesi (MNC20) wera l-ogħla żona tal-wiċċ, segwit minn MNC15 u MNC10.Erja tal-wiċċ BET ogħla tista 'ttejjeb il-prestazzjoni tal-adsorbiment hekk kif aktar siti ta' surfactant huma disponibbli.
Mudelli ta 'diffrazzjoni tar-raġġi X tal-MNCs sintetizzati huma murija fil-Fig. 3. F'temperaturi għoljin, ferrocene wkoll xquq u jifforma ossidu tal-ħadid.Fuq il-fig.3a turi l-mudell XRD ta 'MNC10.Juri żewġ qċaċet f'2θ, 43.0° u 62.32°, li huma assenjati għal ɣ-Fe2O3 (JCPDS #39–1346).Fl-istess ħin, Fe3O4 għandu quċċata tensjoni f'2θ: 35.27 °.Min-naħa l-oħra, fil-mudell tad-diffrazzjoni MHC15 f'Fig. 3b juri qċaċet ġodda, li x'aktarx huma assoċjati ma 'żieda fit-temperatura u l-ħin tas-sinteżi.Għalkemm il-quċċata 2θ: 26.202 ° hija inqas intensa, il-mudell tad-diffrazzjoni huwa konsistenti mal-fajl JCPDS tal-grafita (JCPDS #75–1621), li jindika l-preżenza ta 'kristalli tal-grafita fin-nanokarbon.Din il-quċċata hija nieqsa fl-MNC10, possibbilment minħabba t-temperatura baxxa tal-ark waqt is-sintesi.F'2θ hemm tliet qċaċet tal-ħin: 30.082°, 35.502°, 57.422° attribwiti għal Fe3O4.Juri wkoll żewġ qċaċet li jindikaw il-preżenza ta 'ɣ-Fe2O3 f'2θ: 43.102° u 62.632°.Għal MNC sintetizzati għal 20 min (MNC20), kif muri f'Fig. 3c, jista 'jiġi osservat mudell ta' diffrazzjoni simili f'MNK15.Il-quċċata grafika f'26.382 ° tista 'tidher ukoll fl-MNC20.It-tliet qċaċet li jaqtgħu murija f'2θ: 30.102°, 35.612°, 57.402° huma għal Fe3O4.Barra minn hekk, il-preżenza ta 'ε-Fe2O3 hija murija f'2θ: 42.972 ° u 62.61.Il-preżenza ta 'komposti ta' ossidu tal-ħadid fl-MNCs li jirriżultaw jista 'jkollha effett pożittiv fuq il-kapaċità li jassorbi l-blu tal-metilen fil-futur.
Il-karatteristiċi tal-bonds kimiċi fil-kampjuni MNC u CPO ġew determinati mill-ispettri ta' riflessjoni FTIR fil-Figura Supplimentari 6. Inizjalment, is-sitt qċaċet importanti taż-żejt tal-palm mhux raffinat irrappreżentaw erba' komponenti kimiċi differenti kif deskritt fit-Tabella Supplimentari 1. Il-qċaċet fundamentali identifikati f'CPO huma 2913.81 ċm-1, 2840 ċm-1 u 1463.34 ċm-1, li jirreferu għall-vibrazzjonijiet ta 'tiġbid CH ta' alkani u gruppi alifatiċi oħra CH2 jew CH3.L-ogħla foresters identifikati huma 1740.85 cm-1 u 1160.83 cm-1.Il-quċċata f'1740.85 cm-1 hija bond C=O estiż mill-ester carbonyl tal-grupp funzjonali tat-trigliċeridi.Sadanittant, il-quċċata f'1160.83 cm-1 hija l-impronta tal-grupp ester CO58.59 ester.Sadanittant, il-quċċata ta '813.54 cm-1 hija l-impronta tal-grupp alkane.
Għalhekk, xi qċaċet ta 'assorbiment fiż-żejt tal-palm mhux raffinat sparixxew hekk kif il-ħin ta' sinteżi żdied.Qċaċet f'2913.81 cm-1 u 2840 cm-1 xorta jistgħu jiġu osservati f'MNC10, iżda huwa interessanti li f'MNC15 u MNC20 il-qċaċet għandhom it-tendenza li jisparixxu minħabba l-ossidazzjoni.Sadanittant, l-analiżi FTIR ta 'nanokarburi manjetiċi żvelat qċaċet ta' assorbiment iffurmati ġodda li jirrappreżentaw ħames gruppi funzjonali differenti ta 'MNC10-20.Dawn il-qċaċet huma elenkati wkoll fit-Tabella Supplimentari 1. Il-quċċata f'2325.91 cm-1 hija l-medda CH asimmetrika tal-grupp alifatiku CH360.Il-quċċata f'1463.34-1443.47 cm-1 turi CH2 u CH liwi ta 'gruppi alifatiċi bħal żejt tal-palm, iżda l-quċċata tibda tonqos maż-żmien.Il-quċċata f'813.54–875.35 cm–1 hija impronta tal-grupp aromatiku CH-alkane.
Sadanittant, il-qċaċet f'2101.74 cm-1 u 1589.18 cm-1 jirrappreżentaw CC 61 bonds li jiffurmaw C=C alkine u ċrieki aromatiċi, rispettivament.A quċċata żgħira f'1695.15 cm-1 turi r-rabta C=O tal-aċidu xaħmi ħieles mill-grupp karbonil.Huwa miksub minn CPO carbonyl u ferrocene matul is-sintesi.Il-qċaċet iffurmati ġodda fil-medda minn 539.04 sa 588.48 cm-1 jappartjenu għall-bond vibrazzjonali Fe-O ta 'ferrocene.Ibbażat fuq il-qċaċet murija fil-Figura 4 Supplimentari, wieħed jista 'jara li l-ħin ta' sinteżi jista 'jnaqqas diversi qċaċet u rbit mill-ġdid fin-nanokarbonji manjetiċi.
Analiżi spettroskopika tat-tifrix Raman ta 'nanokarburi manjetiċi miksuba f'ħinijiet differenti ta' sintesi bl-użu ta 'laser inċident b'wavelength ta' 514 nm tidher fil-Figura 4. L-ispettri kollha ta 'MNC10, MNC15 u MNC20 jikkonsistu f'żewġ meded intensi assoċjati ma' karbonju sp3 baxx, komunement misjuba fil-kristalliti nanographite b'difetti fil-modi vibrazzjonali ta 'speċi tal-karbonju sp262.L-ewwel quċċata, li tinsab fir-reġjun ta '1333–1354 cm–1, tirrappreżenta l-faxxa D, li hija sfavorevoli għall-grafita ideali u tikkorrispondi għal diżordni strutturali u impuritajiet oħra63,64.It-tieni quċċata l-aktar importanti madwar 1537–1595 cm-1 toħroġ minn tiġbid ta 'bonds fil-pjan jew forom kristallini u ordnati tal-grafita.Madankollu, il-quċċata tbiddel b'madwar 10 cm-1 meta mqabbla mal-faxxa G tal-grafita, li tindika li l-MNCs għandhom ordni ta 'stivar ta' folji baxxi u struttura difettuża.L-intensitajiet relattivi tal-meded D u G (ID/IG) jintużaw biex jevalwaw il-purità tal-kristalliti u l-kampjuni tal-grafita.Skont l-analiżi spettroskopika Raman, l-MNCs kollha kellhom valuri ID/IG fil-medda ta '0.98–0.99, li jindikaw difetti strutturali minħabba l-ibridizzazzjoni Sp3.Din is-sitwazzjoni tista 'tispjega l-preżenza ta' qċaċet 2θ inqas intensi fl-ispettri XPA: 26.20 ° għal MNK15 u 26.28 ° għal MNK20, kif muri fil-Fig. 4, li hija assenjata għall-quċċata tal-grafita fil-fajl JCPDS.Il-proporzjonijiet ID/IG MNC miksuba f'dan ix-xogħol huma fil-medda ta 'nanokarburi manjetiċi oħra, pereżempju, 0.85-1.03 għall-metodu idrotermali u 0.78-0.9665.66 għall-metodu pirolitiku.Għalhekk, dan il-proporzjon jindika li l-metodu sintetiku preżenti jista 'jintuża b'mod wiesa'.
Il-karatteristiċi manjetiċi ta 'l-MNCs ġew analizzati bl-użu ta' manjetometru li jivvibra.L-isteresi li tirriżulta hija murija f'Fig.5.Bħala regola, l-MNCs jakkwistaw il-manjetiżmu tagħhom minn ferrocene waqt is-sintesi.Dawn il-proprjetajiet manjetiċi addizzjonali jistgħu jżidu l-kapaċità ta 'assorbiment tan-nanokarburi fil-futur.Kif muri fil-Figura 5, il-kampjuni jistgħu jiġu identifikati bħala materjali superparamanjetiċi.Skont Wahajuddin & Arora67, l-istat superparamanjetiku huwa li l-kampjun jiġi magnetizzat għal manjetizzazzjoni ta 'saturazzjoni (MS) meta jiġi applikat kamp manjetiku estern.Aktar tard, interazzjonijiet manjetiċi residwi m'għadhomx jidhru fil-kampjuni67.Ta 'min jinnota li l-manjetizzazzjoni tas-saturazzjoni tiżdied mal-ħin tas-sinteżi.Interessanti, MNC15 għandu l-ogħla saturazzjoni manjetika minħabba li formazzjoni manjetika qawwija (magnetization) tista 'tkun ikkawżata minn ħin ta' sinteżi ottimali fil-preżenza ta 'kalamita esterna.Dan jista 'jkun minħabba l-preżenza ta' Fe3O4, li għandu proprjetajiet manjetiċi aħjar meta mqabbel ma 'ossidi tal-ħadid oħra bħal ɣ-Fe2O.L-ordni tal-mument ta 'assorbiment ta' saturazzjoni għal kull unità ta 'massa ta' MNCs hija MNC15>MNC10>MNC20.Il-parametri manjetiċi miksuba huma mogħtija fit-tabella.2.
Il-valur minimu ta 'saturazzjoni manjetika meta tuża kalamiti konvenzjonali fis-separazzjoni manjetika huwa ta' madwar 16.3 emu g-1.Il-kapaċità tal-MNCs li jneħħu kontaminanti bħal żebgħa fl-ambjent akkwatiku u l-faċilità tat-tneħħija tal-MNCs saru fatturi addizzjonali għan-nanokarburi miksuba.Studji wrew li s-saturazzjoni manjetika tal-LSM hija meqjusa bħala għolja.Għalhekk, il-kampjuni kollha laħqu valuri ta 'saturazzjoni manjetika aktar minn biżżejjed għall-proċedura ta' separazzjoni manjetika.
Riċentement, strixxi jew wajers tal-metall ġibdu l-attenzjoni bħala katalisti jew dielettriċi fi proċessi ta 'fużjoni microwave.Reazzjonijiet microwave tal-metalli jikkawżaw temperaturi għoljin jew reazzjonijiet ġewwa r-reattur.Dan l-istudju jsostni li l-ponta u l-wajer tal-istainless steel kondizzjonat (coiled) jiffaċilitaw il-ħruġ tal-microwave u t-tisħin tal-metall.L-istainless steel għandu ħruxija ppronunzjata fil-ponta, li twassal għal valuri għoljin ta 'densità ta' ċarġ tal-wiċċ u kamp elettriku estern.Meta l-ħlas ikun kiseb biżżejjed enerġija kinetika, il-partiċelli ċċarġjati se jaqbżu 'l barra mill-istainless steel, u jikkawżaw li l-ambjent jojonizza, u jipproduċi skariku jew spark 68 .L-iskariku tal-metall jagħmel kontribut sinifikanti għar-reazzjonijiet tal-qsim tas-soluzzjoni akkumpanjati minn hot spots ta 'temperatura għolja.Skont il-mappa tat-temperatura fil-Figura 2b Supplimentari, it-temperatura togħla malajr, li tindika l-preżenza ta 'hot spots b'temperatura għolja minbarra l-fenomenu ta' skariku qawwi.
F'dan il-każ, jiġi osservat effett termali, peress li elettroni marbuta b'mod dgħajjef jistgħu jiċċaqilqu u jikkonċentraw fuq il-wiċċ u fuq il-ponta69.Meta l-istainless steel jiġi mdawwar, l-erja tal-wiċċ kbira tal-metall fis-soluzzjoni tgħin biex tinduċi kurrenti eddy fuq il-wiċċ tal-materjal u żżomm l-effett tat-tisħin.Din il-kundizzjoni effettivament tgħin biex tinqasam il-ktajjen twal tal-karbonju ta 'CPO u ferrocene u ferrocene.Kif muri fil-Figura 2b Supplimentari, rata ta 'temperatura kostanti tindika li effett ta' tisħin uniformi huwa osservat fis-soluzzjoni.
Mekkaniżmu propost għall-formazzjoni ta 'MNCs huwa muri fil-Figura Supplimentari 7. Il-ktajjen twal tal-karbonju ta' CPO u ferrocene jibdew jaqsmu f'temperatura għolja.Iż-żejt jinqasam biex jifforma idrokarburi maqsuma li jsiru prekursuri tal-karbonju magħrufa bħala globuli fl-immaġni FESEM MNC1070.Minħabba l-enerġija tal-ambjent u l-pressjoni 71 f'kundizzjonijiet atmosferiċi.Fl-istess ħin, ferrocene wkoll xquq, li jiffurmaw katalizzatur mill-atomi tal-karbonju depożitati fuq Fe.Imbagħad isseħħ in-nukleazzjoni rapida u l-qalba tal-karbonju jossidizza biex tifforma saff tal-karbonju amorfu u grafitiku fuq il-qalba.Hekk kif iż-żmien jiżdied, id-daqs tal-isfera isir aktar preċiż u uniformi.Fl-istess ħin, il-forzi eżistenti ta’ van der Waals iwasslu wkoll għall-agglomerazzjoni ta’ sferi52.Matul it-tnaqqis tal-joni Fe għal Fe3O4 u ɣ-Fe2O3 (skond l-analiżi tal-fażi tar-raġġi X), diversi tipi ta 'ossidi tal-ħadid huma ffurmati fuq il-wiċċ tan-nanokarburi, li jwassal għall-formazzjoni ta' nanokarbonji manjetiċi.L-immappjar EDS wera li l-atomi Fe kienu mqassma b'mod qawwi fuq il-wiċċ MNC, kif muri fil-Figuri Supplimentari 5a-c.
Id-differenza hija li f'ħin ta 'sinteżi ta' 20 minuta, isseħħ l-aggregazzjoni tal-karbonju.Jifforma pori akbar fuq il-wiċċ tal-MNCs, li jissuġġerixxi li l-MNCs jistgħu jitqiesu bħala karbonju attivat, kif muri fl-immaġini FESEM f'Fig. 1e-g.Din id-differenza fid-daqsijiet tal-pori tista 'tkun relatata mal-kontribuzzjoni tal-ossidu tal-ħadid minn ferrocene.Fl-istess ħin, minħabba t-temperatura għolja milħuqa, hemm skali deformati.In-nanokarburi manjetiċi juru morfoloġiji differenti f'ħinijiet ta' sinteżi differenti.In-nanokarburi huma aktar probabbli li jiffurmaw forom sferiċi b'ħinijiet ta' sinteżi iqsar.Fl-istess ħin, il-pori u l-iskali jistgħu jinkisbu, għalkemm id-differenza fil-ħin ta 'sintesi hija biss fi żmien 5 minuti.
In-nanokarburi manjetiċi jistgħu jneħħu s-sustanzi li jniġġsu mill-ambjent akkwatiku.Il-kapaċità tagħhom li jitneħħew faċilment wara l-użu hija fattur addizzjonali għall-użu tan-nanokarburi miksuba f'dan ix-xogħol bħala assorbenti.Fl-istudju tal-proprjetajiet ta 'assorbiment tan-nanokarbonji manjetiċi, investigajna l-abbiltà ta' MNCs li jiddekolorizzaw soluzzjonijiet ta 'methylene blue (MB) fi 30 ° C mingħajr ebda aġġustament tal-pH.Diversi studji kkonkludew li l-prestazzjoni tal-assorbenti tal-karbonju fil-medda tat-temperatura ta '25-40 °C ma għandhiex rwol importanti fid-determinazzjoni tat-tneħħija tal-MC.Għalkemm il-valuri estremi tal-pH għandhom rwol importanti, jistgħu jiffurmaw ħlasijiet fuq il-gruppi funzjonali tal-wiċċ, li jwassal għal tfixkil tal-interazzjoni adsorbat-adsorbent u jaffettwa l-assorbiment.Għalhekk, il-kundizzjonijiet ta 'hawn fuq intgħażlu f'dan l-istudju meta wieħed iqis dawn is-sitwazzjonijiet u l-ħtieġa għal trattament tipiku tal-ilma mormi.
F'dan ix-xogħol, twettaq esperiment ta 'assorbiment ta' lott billi żiedet 20 mg ta 'MNCs ma' 20 ml ta 'soluzzjoni milwiema ta' methylene blu b'diversi konċentrazzjonijiet inizjali standard (5-20 ppm) f'ħin ta 'kuntatt fiss60.Il-Figura 8 Supplimentari turi l-istatus ta 'konċentrazzjonijiet varji (5-20 ppm) ta' soluzzjonijiet blu tal-metilin qabel u wara t-trattament b'MNC10, MNC15 u MNC20.Meta tuża diversi MNCs, il-livell tal-kulur tas-soluzzjonijiet MB naqas.Interessanti, instab li MNC20 faċilment ikkulurit soluzzjonijiet MB f'konċentrazzjoni ta '5 ppm.Sadanittant, l-MNC20 naqqas ukoll il-livell tal-kulur tas-soluzzjoni MB meta mqabbel ma 'MNCs oħra.L-ispettru viżibbli UV ta 'MNC10-20 jidher fil-Figura Supplimentari 9. Sadanittant, ir-rata ta' tneħħija u l-informazzjoni dwar l-adsorbiment huma murija fil-Figura 9. 6 u fit-tabella 3, rispettivament.
Qċaċet blu tal-metilen qawwi jistgħu jinstabu f'664 nm u 600 nm.Bħala regola, l-intensità tal-quċċata tonqos gradwalment bit-tnaqqis tal-konċentrazzjoni inizjali tas-soluzzjoni MG.Fil-Fig. 9a addizzjonali turi l-ispettri UV-viżibbli ta 'soluzzjonijiet MB ta' konċentrazzjonijiet varji wara t-trattament b'MNC10, li bidlet biss ftit l-intensità tal-qċaċet.Min-naħa l-oħra, il-qċaċet ta 'assorbiment tas-soluzzjonijiet MB naqsu b'mod sinifikanti wara t-trattament b'MNC15 u MNC20, kif muri fil-Figuri Supplimentari 9b u c, rispettivament.Dawn il-bidliet jidhru b'mod ċar hekk kif il-konċentrazzjoni tas-soluzzjoni MG tonqos.Madankollu, il-bidliet spettrali miksuba mit-tliet karboni manjetiċi kienu biżżejjed biex ineħħu ż-żebgħa blu tal-metilin.
Ibbażat fuq Tabella 3, ir-riżultati għall-ammont ta 'MC adsorbit u l-perċentwal ta' MC adsorbit huma murija fil-Fig. 3. 6. L-assorbiment ta 'MG żdied bl-użu ta' konċentrazzjonijiet inizjali ogħla għall-MNCs kollha.Sadanittant, il-persentaġġ ta 'assorbiment jew ir-rata ta' tneħħija ta 'MB (MBR) wera xejra opposta meta żdiedet il-konċentrazzjoni inizjali.F'konċentrazzjonijiet inizjali aktar baxxi ta 'MC, siti attivi mhux okkupati baqgħu fuq il-wiċċ ta' l-assorbenti.Hekk kif tiżdied il-konċentrazzjoni taż-żebgħa, in-numru ta 'siti attivi mhux okkupati disponibbli għall-assorbiment tal-molekuli taż-żebgħa se jonqos.Oħrajn ikkonkludew li taħt dawn il-kundizzjonijiet se tinkiseb is-saturazzjoni tas-siti attivi tal-bijosorbiment72.
Sfortunatament għal MNC10, MBR żdied u naqas wara 10 ppm ta 'soluzzjoni MB.Fl-istess ħin, parti żgħira ħafna biss ta 'MG hija adsorbita.Dan jindika li 10 ppm hija l-aqwa konċentrazzjoni għall-adsorbiment MNC10.Għall-MNCs kollha studjati f'dan ix-xogħol, l-ordni tal-kapaċitajiet ta 'adsorbiment kienet kif ġej: MNC20 > MNC15 > MNC10, il-valuri medji kienu 10.36 mg / g, 6.85 mg / g u 0.71 mg / g, it-tneħħija medja tar-rati MG kien 87, 79%, 62.26% u 5.75%.Għalhekk, MNC20 wera l-aħjar karatteristiċi ta 'assorbiment fost in-nanokarburi manjetiċi sintetizzati, b'kont meħud tal-kapaċità ta' adsorbiment u l-ispettru viżibbli UV.Għalkemm il-kapaċità ta 'assorbiment hija aktar baxxa meta mqabbla ma' nanokarburi manjetiċi oħra bħal komposti manjetiċi MWCNT (11.86 mg/g) u nanopartiċelli ta 'Fe3O4 nanotubi manjetiċi halloysite (18.44 mg/g), dan l-istudju ma jeħtieġx l-użu addizzjonali ta' stimulant.Il-kimiċi jaġixxu bħala katalisti.jipprovdu metodi sintetiċi nodfa u fattibbli73,74.
Kif muri mill-valuri SBET tal-MNCs, wiċċ speċifiku għoli jipprovdi siti aktar attivi għall-adsorbiment tas-soluzzjoni MB.Din qed issir waħda mill-karatteristiċi fundamentali tan-nanokarburi sintetiċi.Fl-istess ħin, minħabba d-daqs żgħir ta 'MNCs, il-ħin ta' sinteżi huwa qasir u aċċettabbli, li jikkorrispondi għall-kwalitajiet ewlenin ta 'adsorbenti promettenti75.Meta mqabbla ma 'adsorbenti naturali konvenzjonali, l-MNCs sintetizzati huma saturati b'mod manjetiku u jistgħu jitneħħew faċilment mis-soluzzjoni taħt l-azzjoni ta' kamp manjetiku estern76.Għalhekk, il-ħin meħtieġ għall-proċess kollu tat-trattament jitnaqqas.
Isotermi ta 'adsorbiment huma essenzjali biex wieħed jifhem il-proċess ta' adsorbiment u mbagħad biex jintwera kif l-adsorbat jinqasam bejn il-fażijiet likwidi u solidi meta jintlaħaq l-ekwilibriju.L-ekwazzjonijiet Langmuir u Freundlich jintużaw bħala ekwazzjonijiet isotermi standard, li jispjegaw il-mekkaniżmu ta 'adsorbiment, kif muri fil-Figura 7. Il-mudell Langmuir juri sew il-formazzjoni ta' saff wieħed adsorbat fuq il-wiċċ ta 'barra tal-adsorbent.Isotermi huma l-aħjar deskritti bħala uċuħ omoġenji ta 'assorbiment.Fl-istess ħin, l-isoterma ta 'Freundlich tiddikjara l-aħjar il-parteċipazzjoni ta' diversi reġjuni adsorbenti u l-enerġija ta 'assorbiment fl-ippressar tal-adsorbat għal wiċċ mhux omoġenju.
Isoterma tal-mudell għall-iżoterma ta' Langmuir (a–c) u l-iżoterma ta' Freundlich (d–f) għal MNC10, MNC15 u MNC20.
Isotermi ta' assorbiment f'konċentrazzjonijiet baxxi ta' soluti huma ġeneralment lineari77.Ir-rappreżentazzjoni lineari tal-mudell iżotermika Langmuir tista 'tiġi espressa f'ekwazzjoni.1 Iddetermina l-parametri ta 'assorbiment.
KL (l/mg) hija kostanti Langmuir li tirrappreżenta l-affinità ta' rbit ta' MB ma' MNC.Sadanittant, qmax hija l-kapaċità massima ta 'assorbiment (mg/g), qe hija l-konċentrazzjoni adsorbita ta' MC (mg/g), u Ce hija l-konċentrazzjoni ta 'ekwilibriju tas-soluzzjoni MC.L-espressjoni lineari tal-mudell iżotermika ta 'Freundlich tista' tiġi deskritta kif ġej:
Ħin tal-post: Frar-16-2023