Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез чикләнгән CSS ярдәме белән браузер версиясен кулланасыз.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Моннан тыш, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәбез.
Берьюлы өч слайд карусельен күрсәтә.Алдагы һәм Киләсе төймәләрне берьюлы өч слайд аша күчерү өчен кулланыгыз, яки ахырда слайдер төймәләрен берьюлы өч слайд аша күчерегез.
Микродулкынлы нурланыш белән чыгарылган металлларның булуы бәхәсле, чөнки металл җиңел янып тора.Ләкин нәрсә кызык, тикшерүчеләр ачыклаганча, дугадан чыгу феномены молекулаларны бүлеп наноматериаллар синтезы өчен өметле маршрут тәкъдим итә.Бу тикшеренү бер этаплы, ләкин арзан синтетик ысул эшләп чыгара, ул микродулкынлы җылытуны һәм пальма майын магнит нанокарбонына (MNC) әверелдерү өчен электр дугасын берләштерә, бу пальма мае җитештерүнең яңа альтернативасы булып санала ала.Бу өлешчә инерт шартларында даими яраланмаган дат басмас корыч чыбык (диэлектрик урта) һәм ферроцен (катализатор) белән синтезны үз эченә ала.Бу ысул төрле синтез вакытлары белән (10-20 мин) 190,9 - 472,0 ° C температурада җылыту өчен уңышлы күрсәтелде.Яңа әзерләнгән МНКлар уртача 20.38–31.04 нм зурлыктагы сфераларны күрсәттеләр, месопор структурасы (SBET: 14.83–151.95 m2 / g) һәм каты углеродның югары эчтәлеге (52,79–71,24 вт%), шулай ук D һәм G тасмалар (ID / g) 0.98–0.99.FTIR спектрында яңа чокырлар барлыкка килү (522.29–588,48 см - 1) ферросенда FeO кушылмаларының булуын раслый.Магнитометрлар ферромагнит материалларында югары магнитлаштыру туенуын күрсәтәләр (22.32–26.84 эму / г).Чистарту суларын чистартуда МНКларны куллану, аларның концентрациясендә метилен зәңгәр (МБ) adsorption тестын кулланып, аларның adsorbsion сыйфатын бәяләп күрсәтелде.Синтез вакытында (20 мин) алынган MNCлар башкалар белән чагыштырганда иң югары adsorbsion эффективлыгын күрсәттеләр (10,36 мг / г), һәм МБ буяуны бетерү дәрәҗәсе 87,79% иде.Шуңа күрә, Лангмуир кыйммәтләре Фрундлич кыйммәтләре белән чагыштырганда оптимистик түгел, R2 якынча 0,80, 0.98 һәм MNC өчен 0,99, синтезланган 10 минут (MNC10), 15 мин (MNC15) һәм 20 мин (MNC20).Димәк, адсорбция системасы гетероген хәлдә.Шуңа күрә, микродулкынлы арка CPOны MNCга әйләндерүнең өметле ысулын тәкъдим итә, ул зарарлы буяуларны бетерә ала.
Микродулкынлы нурланыш электромагнит кырларының молекуляр тәэсире аша материалларның эчке өлешләрен җылытырга мөмкин.Бу микродулкынлы җавап уникаль, чөнки ул тиз һәм бердәм җылылык реакциясенә ярдәм итә.Шулай итеп, җылыту процессын тизләтергә һәм химик реакцияләрне көчәйтергә мөмкин2.Шул ук вакытта, реакция вакыты кыскарак булганга, микродулкынлы реакция ахыр чиктә югары чисталык һәм югары уңыш продуктлары җитештерә ала3,4.Аның искиткеч үзенчәлекләре аркасында, микродулкынлы нурланыш кызыклы микродулкынлы синтезларны җиңеләйтә, күп тикшеренүләрдә кулланыла, шул исәптән химик реакцияләр һәм наноматериаллар синтезы5,6.Heatingылыту процессында, уртадагы аксессуарның диэлектрик үзлекләре хәлиткеч роль уйный, чөнки ул уртада кайнар нокта тудыра, бу төрле морфология һәм үзенчәлекләре булган нанокарбоннар барлыкка китерә.Омориекомван һ.б. тикшерүе.Активлаштырылган углерод һәм азот кулланып пальма ядрәләреннән буш углеродлы нанофибрлар җитештерү8.Моннан тыш, Фу һәм Хәмид 350 W9 микродулкынлы мичтә пальма җепселләре активлаштырылган углерод җитештерү өчен катализатор куллануны билгеләделәр.Шуңа күрә, охшаш ысул чимал пальма майын MNC-ларга әйләндерү өчен кулланылырга мөмкин.
Микродулкынлы нурланыш һәм үткен кырлары, нокталары яки субмикроскопик тәртипсезлекләр булган металллар арасында кызыклы күренеш күзәтелде10.Бу ике объектның булуы электр дугасы яки очкын белән тәэсир итәчәк (гадәттә дуга аркасы дип атала) 11,12.Дуга күбрәк локальләштерелгән кайнар нокталар формалаштырырга ярдәм итәчәк һәм реакциягә тәэсир итәчәк, шуның белән әйләнә-тирә мохитнең химик составын яхшырта13.Бу конкрет һәм кызыклы күренеш төрле тикшеренүләрне җәлеп итте, мәсәлән, пычраткыч матдәләрне бетерү14,15, биомассаны таркату16, микродулкынлы пиролиз 17,18 һәм материал синтезы 19,20,21.
Күптән түгел углерод нанотубы, углерод наносферасы, үзгәртелгән графен оксиды кебек нанокарбоннар үзенчәлекләре аркасында игътибарны җәлеп иттеләр.Бу нанокарбоннар энергия җитештерүдән алып су чистартуга кадәр яки зарарсызландыруга кадәр куллану өчен зур потенциалга ия.Моннан тыш, искиткеч углерод үзлекләре кирәк, ләкин шул ук вакытта яхшы магнит үзлекләре дә кирәк.Бу күп функцияле кушымталар өчен бик файдалы, шул исәптән металл ионнарын һәм буяуларны чистарту процессында, биоягулыктагы магнит үзгәртүчеләр һәм хәтта югары эффектив микродулкынлы үзләштерүчеләр 24,25,26,27,28.Шул ук вакытта, бу углеводларның тагын бер өстенлеге бар, шул исәптән үрнәкнең актив мәйданының өслеген арттыру.
Соңгы елларда магнитлы нанокарбон материаллары буенча тикшеренүләр арта.Гадәттә, бу магнитлы нанокарбоннар - күп функцияле материаллар, аларда наносизацияләнгән магнит материаллары бар, алар тышкы катализаторларның реакциясенә китерә ала, тышкы электростатик яки алмаш магнит кырлары29.Аларның магнит үзлекләре аркасында, магнит нанокарбоннары актив ингредиентлар һәм иммобилизация өчен катлаулы структуралар белән кушылырга мөмкин30.Шул ук вакытта магнитлы нанокарбоннар (MNC) су эремәләреннән пычраткыч матдәләрне сеңдерүдә яхшы эффективлык күрсәтәләр.Моннан тыш, МНКларда формалашкан югары специфик өслек мәйданы һәм күзәнәкләр adsorption сыйдырышлыгын арттырырга мөмкин31.Магнит сепараторлары MNCларны бик реактив эремәләрдән аера ала, аларны тормышка ашырырлык һәм идарә ителә торган сорбент32гә әйләндерә ала.
Берничә тикшерүчеләр күрсәткәнчә, югары сыйфатлы нанокарбоннар пальма мае ярдәмендә җитештерелергә мөмкин33,34.Пальма мае, фәнни яктан Elais Guneensis дип аталган, 202135 елда якынча 76,55 миллион тонна җитештерү белән ашарга яраклы майларның берсе булып санала. (Сингапур Акча Агентлыгы).CPOдагы углеводородларның күбесе триглицеридлар, өч триглицерид ацетат компонентларыннан һәм бер глицерол компонентыннан торган глицерид.Бу углеводородлар углеродның зурлыгы аркасында гомумиләштерелергә мөмкин, аларны нанокарбон җитештерү өчен яшел прекурсорлар итә37.Әдәбият буенча CNT37,38,39,40, углерод наносфералары 33,41 һәм графен 34,42,43 гадәттә пальма мае яки ашарлык май ярдәмендә синтезланалар.Бу нанокарбоннар электр энергиясен җитештерүдән алып су чистарту яки зарарсызландыруга кадәр зур потенциалга ия.
CVD38 яки пиролиз33 кебек җылылык синтезы пальма маен таркату өчен уңайлы ысулга әйләнде.Кызганычка каршы, процессның югары температурасы җитештерү бәясен арттыра.Сайланган материалны чыгару 44 озын, зәгыйфь процедуралар һәм чистарту ысулларын таләп итә.Ләкин, югары температурада пальма майының яхшы тотрыклылыгы аркасында физик аеру һәм ярылу кирәклеге бәхәссез.Шуңа күрә, пальма майын углеродлы материалларга әверелдерү өчен, югары температуралар таләп ителә.Сыек дуга 46 магнитлы нанокарбон синтезы өчен иң яхшы потенциал һәм яңа ысул дип саналырга мөмкин.Бу алым прекурсорлар өчен турыдан-туры энергия бирә һәм бик дулкынланган хәлләрдә чишелешләр.Арка агымы пальма майындагы углерод бәйләнешенең өзелүенә китерергә мөмкин.Ләкин кулланылган электрод аралыгы катгый таләпләргә җавап бирергә тиеш булырга мөмкин, бу сәнәгать масштабын чикләячәк, шуңа күрә эффектив ысул эшләнергә тиеш.
Безнең белүебезчә, нанокарбоннарны синтезлау ысулы буларак микродулкынлы кулланып, арканы агызу буенча тикшеренүләр чикләнгән.Шул ук вакытта пальма маен прекурсор буларак куллану тулысынча өйрәнелмәгән.Шуңа күрә, бу тикшерү микродулкынлы мич ярдәмендә электр дугасы ярдәмендә пальма майы прекурсорларыннан магнитлы нанокарбоннар җитештерү мөмкинлеген өйрәнүне максат итеп куя.Пальма мае муллыгы яңа продуктларда һәм кулланмаларда чагылырга тиеш.Пальма майын эшкәртүгә бу яңа ысул икътисади секторны үстерергә ярдәм итә ала һәм пальма мае җитештерүчеләр өчен тагын бер керем чыганагы булырга мөмкин, аеруча кече фермерларның пальма май плантацияләренә.Африка кече хуҗаларының Айомпе һ.б. тикшерүе буенча, кече хуҗалар яңа җимеш кластерларын эшкәртеп, пальма маен сатсалар, арадашчыларга сату урынына күбрәк акча эшлиләр, бу кыйммәт һәм зәгыйфь эш47.Шул ук вакытта, COVID-19 аркасында завод ябылуның артуы пальма майына нигезләнгән куллану продуктларына тәэсир итте.Шунысы кызык, күпчелек хуҗалыкларда микродулкынлы мичләр бар, һәм бу тикшеренүдә тәкъдим ителгән ысул мөмкин һәм арзан булырга мөмкин, MNC җитештерү кечкенә пальма майлары плантацияләренә альтернатива булып каралырга мөмкин.Шул ук вакытта зуррак масштабта компанияләр зур реакторларга зур ТНК җитештерү өчен инвестиция кертә ала.
Бу тикшеренү, нигездә, тотрыксыз корычны төрле вакыт эчендә диэлектрик чарасы итеп кулланып синтез процессын үз эченә ала.Микродулкынлы һәм нанокарбон кулланып күпчелек гомуми тикшеренүләр 30 минут яки аннан да күбрәк 33,34 вакыт синтез вакытын тәкъдим итә.Уңайлы һәм мөмкин булган практик идеяны хуплау өчен, бу тикшеренү уртача синтез вакытыннан түбән булган МНКларны алуга юнәлтелгән.Шул ук вакытта, тикшеренү лаборатория масштабында теория исбатланган һәм тормышка ашырылганга, технологиянең әзерлек дәрәҗәсен күрсәтә.Соңрак, барлыкка килгән MNCлар физик, химик һәм магнит үзлекләре белән аерылып тордылар.Аннары метилен зәңгәр барлыкка килгән MNCларның adsorption сыйдырышлыгын күрсәтү өчен кулланылды.
Пальма мае Apas Balung Mill, Sawit Kinabalu Sdn-дан алынган.Bhd., Tawau, һәм синтез өчен углерод прекурсоры буларак кулланыла.Бу очракта диэлектрик медиа буларак диаметры 0,90 мм булган дат басмаган корыч чыбык кулланылды.Бу эштә катализатор булып АКШның Сигма-Алдричыннан алынган Ферроцен (чисталык 99%) сайланган.Метилен зәңгәр (Бендосен, 100 г) алга таба adsorption экспериментлары өчен кулланылган.
Бу тикшеренүдә көнкүреш микродулкынлы мич (Panasonic: SAM-MG23K3513GK) микродулкынлы реакторга әверелде.Микродулкынлы мичнең өске өлешендә газ һәм термокупл өчен өч тишек ясалган.Термокупл зоналары керамик торбалар белән изоляцияләнде һәм аварияләр булмасын өчен һәр эксперимент өчен бер үк шартларда урнаштырылды.Шул ук вакытта, үрнәкләрне һәм трахеяны урнаштыру өчен, өч тишекле капка белән боросилик пыяла реактор кулланылды.Микродулкынлы реакторның схематик схемасын өстәмә рәсемдә күрсәтергә мөмкин.
Пальма маен углерод прекурсоры һәм ферроцен катализатор буларак кулланып, магнит нанокарбоннары синтезланган.Ферроцен катализаторының авырлыгы буенча 5% чамасы катализатор ысулы белән әзерләнгән.Ферроцен 20 мл чимал пальма мае белән 60 минутта 30 минутта кушылды.Аннары катнашма алюминийга күчерелде, һәм 30 см озынлыктагы дат басмаган корыч чыбык күмелде һәм крестьян эчендә вертикаль урнаштырылды.Алюминаны пыяла реакторга урнаштырыгыз һәм аны микродулкынлы мич эчендә мөһерләнгән пыяла капкасы белән саклагыз.Азот камерадан кирәкмәгән һаваны чыгару өчен реакция башланырга 5 минут кала палатага бәрелде.Микродулкынлы көче 800Втка кадәр арттырылды, чөнки бу яхшы дуга башлауны саклый алган максималь микродулкынлы көч.Шуңа күрә бу синтетик реакцияләр өчен уңайлы шартлар тудыруга ярдәм итә ала.Шул ук вакытта, бу шулай ук микродулкынлы кушылу реакцияләре өчен ватларда киң кулланылган энергия диапазоны48,49.Бу катнашма реакция вакытында 10, 15 яки 20 минут җылытылды.Реакция тәмамланганнан соң, реактор һәм микродулкынлы бүлмә температурасына табигый рәвештә суытылды.Алуминаның соңгы продукты гелик чыбыклар белән кара явым-төшем булды.
Кара явым-төшем җыелган һәм берничә тапкыр этанол, изопропанол (70%) һәм дистилляцияләнгән су белән юылган.Hingынганнан һәм чистартканнан соң, продукт кирәк булмаган пычракларны парга әйләндерү өчен гадәти мичтә төнлә 80 ° C киптерелә.Аннары продукт характеристика өчен җыелган.Магнит нанокарбоннарын синтезлау өчен MNC10, MNC15, MNC20 дип аталган үрнәкләр 10 минут, 15 мин, 20 минутта кулланылды.
Электрон микроскоп яки FESEM (Zeiss Auriga моделе) 100-150 кХ зурлыкта кыр эмиссиясен сканерлау белән MNC морфологиясен күзәтегез.Шул ук вакытта, элемент композициясе энергия дисперсив рентген спектроскопиясе (EDS) белән анализланган.EMF анализы 2,8 мм эш дистанциясендә һәм тизләнешле көчәнеш 1 кВта үткәрелде.Конкрет өслек мәйданы һәм MNC күзәнәк кыйммәтләре Брунауер-Эмметт-Теллер (BET) ысулы белән үлчәнде, шул исәптән N2 адсорбция-дезорпция изотермасы 77 К анализда. .
Магнит нанокарбоннарының кристалллыгы һәм фазасы рентген порошок дифракциясе яки XRD (Burker D8 Advance) λ = 0.154 nm белән билгеләнде.Диффрактограммалар 2θ = 5 белән 85 ° арасында 2 ° мин-1 сканер ставкасында теркәлде.Моннан тыш, MNCларның химик структурасы Фурье трансформацион инфракызыл спектроскопия (FTIR) ярдәмендә тикшерелде.Анализ Перкин Элмер FTIR-спектр 400 ярдәмендә башкарылды, сканер тизлеге 4000 дән 400 см-1 га кадәр.Магнит нанокарбоннарының структур үзенчәлекләрен өйрәнгәндә, Раман спектроскопиясе 100-максатлы U-RAMAN спектроскопиясендә неодий-доплы лазер (532 нм) ярдәмендә башкарылды.
МНКларда тимер оксидының магнит туенуын үлчәү өчен тибрәнүче магнитометр яки VSM (Яр яры 7400 сериясе) кулланылды.Магнит кыры якынча 8 kOe кулланылды һәм 200 балл алынды.
Адсорбция экспериментларында MNC-ларның потенциалын өйрәнгәндә, зәңгәр метилен зәңгәр (МБ) кулланылды.MNC (20 мг) 20 мл метилен зәңгәр су эремәсенә 5–20 мг / L50 диапазонында стандарт концентрацияләр белән кушылды.Чишелешнең pH тикшерү вакытында нейтраль pH 7 итеп куелган.Чишелеш механик рәвештә 150 әйләнештә һәм 303,15 К әйләнүче салгычта (лаборатория иптәше: SI-300R) кузгатылды.Аннары MNCлар магнит ярдәмендә аерыла.Адсорбция экспериментына кадәр һәм аннан соң МБ эремәсенең концентрациясен күзәтү өчен UV күренгән спектропотометр (Varian Cary 50 UV-Vis Spectrophotometer) кулланыгыз, максималь дулкын озынлыгы 664 нм булган метилен зәңгәр стандарт сызыгына мөрәҗәгать итегез.Эксперимент өч тапкыр кабатланды һәм уртача кыйммәт бирелде.МГны эремәдән чыгару гомуми тигезләмә ярдәмендә тигезләнештә рекламаланган MC күләме һәм% чыгару процентына исәпләнде.
Адсорбция изотермиясе буенча тәҗрибәләр шулай ук төрле концентрацияләрне (5–20 мг / л) MG эремәләрен һәм 20 Мг адсорбентны даими температурада 293,15 К. Мг барлык MNCлар өчен үткәрделәр.
Соңгы берничә дистә елда тимер һәм магнит углерод киң өйрәнелгән.Бу углерод нигезендәге магнит материаллары искиткеч электромагнит үзлекләре аркасында игътибарны җәлеп итә, төрле потенциаль технологик кулланмаларга китерә, нигездә электр приборлары һәм су белән эшкәртүдә.Бу тикшеренүдә нанокарбоннар микродулкынлы агызу ярдәмендә пальма майындагы углеводородларны ярып синтезланган.Синтез төрле вакытта, 10 минуттан 20 минутка кадәр, прекурсорның һәм катализаторның (5: 1) нисбәтендә, металл ток коллекторы (борылган SS) һәм өлешчә инерт (азот белән чистартылмаган һава) ярдәмендә башкарылды. эксперимент башы).Нәтиҗә ясалган углеродлы чыганаклар кара каты порошок формасында, өстәмә рәсем 2а күрсәткәнчә.10 минут, 15 минут, 20 минут синтез вакытында якынча 5,57%, 8,21%, һәм 11,67% булган углерод уңышы.Бу сценарий шуны күрсәтә: озын синтез вакыты югары уңышка ярдәм итә51 - аз уңыш, мөгаен, кыска реакция вакыты һәм катализаторның активлыгы аркасында.
Шул ук вакытта, алынган нанокарбоннар өчен вакытка каршы синтез температурасы сюжеты өстәмә рәсем 2бта күрсәтелергә мөмкин.MNC10, MNC15 һәм MNC20 өчен алынган иң югары температура тиешенчә 190,9 ° C, 434,5 ° C һәм 472 ° C.Eachәрбер сызык өчен текә тау күренергә мөмкин, бу металл дугада барлыкка килгән җылылык аркасында реактор эчендә температураның даими күтәрелүен күрсәтә.Моны MNC10, MNC15, MNC20 өчен 0–2 мин, 0-5 мин, һәм 0–8 минутта күрергә мөмкин.Билгеле бер ноктага җиткәч, тау иң югары температурага күтәрелүен дәвам итә, һәм тау уртача була.
Электрон микроскопия (FESEM) кыр эмиссиясен сканерлау MNC үрнәкләренең өслек топографиясен күзәтү өчен кулланылды.Инҗирдә күрсәтелгәнчә.1, магнит нанокарбоннары синтезның башка вакытында бераз төрле морфологик төзелешкә ия.Инҗирдә FESEM MNC10 рәсемнәре.1а, б күрсәтә, углерод сфералары формалашу, өске киеренкелек аркасында бәйләнгән һәм бәйләнгән микро- һәм наносфералардан тора.Шул ук вакытта ван дер Вальс көчләренең булуы углерод өлкәләренең агрегатына китерә52.Синтез вакытының артуы кечерәк зурлыкларга һәм озынрак ярылу реакцияләре аркасында сфералар санының артуына китерде.Инҗирдә.1c күрсәтә, MNC15 камил сферик формага ия.Ләкин, агрегатланган өлкәләр һаман да месопоралар формалаштырырга мөмкин, алар соңрак метилен зәңгәр adsorption өчен яхшы мәйданчыкларга әверелергә мөмкин.15000 тапкыр зур зурлыкта 1-нче рәсемдә углерод өлкәләре уртача 20.38 нм зурлыгында агломерацияләнергә мөмкин.
Синтезланган нанокарбоннарның FESEM рәсемнәре 10 мин (а, б), 15 мин (с, г) һәм 20 мин (e - g) 7000 һәм 15000 тапкыр зурлаганда.
Инҗирдә.1e - g MNC20 магнит углерод өслегендә кечкенә сфералы күзәнәкләр үсешен сурәтли һәм магнит активлашкан углерод морфологиясен кабат җыя.Төрле диаметрлар һәм киңлекләр күзәнәкләре очраклы рәвештә магнит углерод өслегендә урнашкан.Шуңа күрә, бу ни өчен MNC20 зуррак өслек мәйданын һәм күзәнәк күләмен BET анализы күрсәткәнчә, аның синтетик вакытларына караганда күбрәк барлыкка килгәнен аңлатырга мөмкин., 000гары зурлыкта 15000 тапкыр алынган микрографлар 1-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, бертөрле булмаган кисәкчәләрнең зурлыкларын һәм тәртипсез формаларын күрсәттеләр.Timeсеш вакыты 20 минутка арткач, күбрәк агломерацияләнгән өлкәләр барлыкка килде.
Кызык, борылган углерод кисәкләре дә шул ук өлкәдә табылган.Сфераларның диаметры 5.18 дән 96,36 нмга кадәр үзгәрде.Бу формалашу дифференциаль нуклеация барлыкка килү аркасында булырга мөмкин, бу югары температура һәм микродулкынлы ярдәмендә җиңеләйтелә.Әзерләнгән MNCларның исәпләнгән өлкә күләме MNC10 өчен уртача 20.38 нм, MNC15 өчен 24,80 нм, MNC20 өчен 31.04 нм.Сфераларның зурлыгы бүленеше өстәмә инҗирдә күрсәтелгән.3.
Өстәмә рәсемдә EDS спектры һәм MNC10, MNC15, һәм MNC20 элементларының кыскача нәтиҗәләре күрсәтелә.Спектр буенча, һәр нанокарбонда төрле күләмдә C, O, Fe барлыгы билгеләнде.Бу өстәмә синтез вакытында булган төрле оксидлашу һәм ярылу реакцияләре белән бәйле.Күп күләмдә С углерод прекурсорыннан, пальма майыннан килә дип санала.Шул ук вакытта Оның түбән проценты синтез вакытында оксидлашу процессына бәйле.Шул ук вакытта Fe ферроцен бозылганнан соң нанокарбон өслегенә салынган тимер оксиды белән бәйле.Моннан тыш, өстәмә рәсем 5a - c MNC10, MNC15, һәм MNC20 элементларының картасын күрсәтә.Фундаменталь картографиягә нигезләнеп, Fe MNC өслегендә яхшы таралган.
Азотлы adsorption-desorption анализы adsorption механизмы һәм материалның күзәнәк структурасы турында мәгълүмат бирә.N2 adsorption изотермалары һәм MNC BET өслегенең графиклары Рәсемнәрдә күрсәтелгән.2. FESEM рәсемнәренә нигезләнеп, адсорбция тәртибе агрегат аркасында микропор һәм месопор структураларның комбинациясен күрсәтер дип көтелә.Ләкин, 2 нче рәсемдәге график шуны күрсәтә: адсорбент IV тибындагы изотермага һәм IUPAC55 H2 гистерезы циклына охшаган.Бу төр изотерм еш месопор материалларга охшаган.Месопораларның adsorption тәртибе, гадәттә, adsorption-adsorption реакцияләренең конденсацияләнгән матдә молекулалары белән үзара тәэсире белән билгеләнә.S формасындагы яки S формасындагы адсорбция изотермалары гадәттә бер катламлы күпкатлы adsorption аркасында барлыкка килә, аннан соң күпчелек сыеклыкның туену басымы астындагы басымда газ сыеклык фазасына керә торган күренеш, 56 конденсатор дип атала. Чокырларда капиллярлы конденсация чагыштырмача басымда (p / po) 0,50 өстендә була.Шул ук вакытта, катлаулы күзәнәк структурасы H2 тибындагы гистерезны күрсәтә, ул чокырларның чокырына яисә тар күзәнәкләрдә агып чыгуына бәйле.
BET тестларыннан алынган өслекнең физик параметрлары 1-нче таблицада күрсәтелгән. BET өслеге мәйданы һәм гомуми күзәнәк күләме синтез вакыты арту белән сизелерлек артты.MNC10, MNC15, һәм MNC20 күзәнәкләренең уртача зурлыклары тиешенчә 7,2779 нм, 7.6275 нм, һәм 7.8223 нм.IUPAC тәкъдимнәре буенча, бу арада күзәнәкләр месопор материаллар дип классификацияләнергә мөмкин.Месопор структурасы метилен зәңгәрне MNC57 белән җиңелрәк үткәрә ала.Максималь синтез вакыты (MNC20) иң югары өслек мәйданын күрсәтте, аннары MNC15 һәм MNC10.Bгары BET өслеге мәйданы адсорбция эшләрен яхшырта ала, чөнки күбрәк сирфактив сайтлар бар.
Синтезланган МНКларның рентген дифракция үрнәкләре 3 нче рәсемдә күрсәтелгән. Highгары температурада ферроцен шулай ук тимер оксиды ярыла һәм барлыкка килә.Инҗирдә.3а MNC10 XRD үрнәген күрсәтә.2-Fe2O3 (JCPDS 39 39–1346) өчен билгеләнгән 2θ, 43.0 ° һәм 62.32 ° ике биеклекне күрсәтә.Шул ук вакытта, Fe3O4 2θ: 35,27 ° температураның иң югары ноктасына ия.Икенче яктан, 3-нче рәсемдәге MHC15 дифракция үрнәгендә яңа биеклекләр күрсәтелә, алар, мөгаен, температураның артуы һәм синтез вакыты белән бәйле.2θ: 26.202 ° иң аз булса да, дифракция үрнәге графит JCPDS файлына туры килә (JCPDS 75 75–1621), нанокарбон эчендә графит кристалларының булуын күрсәтә.Бу биеклек MNC10да юк, мөгаен, синтез вакытында түбән температура аркасында.2θ өч вакытның иң югары ноктасы бар: 30.082 °, 35.502 °, 57.422 ° Fe3O4.Ул шулай ук 2θ: 43.102 ° һәм 62,632 ° at-Fe2O3 булуын күрсәтүче ике биеклекне күрсәтә.20 минутта синтезланган MNC өчен, 3c рәсемдә күрсәтелгәнчә, охшаш дифракция үрнәге MNK15та күзәтелергә мөмкин.26.382 ° температураның иң югары ноктасын MNC20 да күрергә мөмкин.2θ: 30.102 °, 35.612 °, 57.402 ° күрсәтелгән өч үткен биеклек Fe3O4 өчен.Моннан тыш, ε-Fe2O3 барлыгы 2θ: 42.972 ° һәм 62.61 күрсәтелә.Нәтиҗә ясалган МНКларда тимер оксиды кушылмалары булуы киләчәктә метилен зәңгәрен сеңдерү сәләтенә уңай йогынты ясарга мөмкин.
MNC һәм CPO үрнәкләрендәге химик бәйләнеш характеристикалары FTIR чагылдыру спектрыннан өстәмә рәсем 6да билгеләнде. Башта, пальма майының алты мөһим чокы өстәмә таблицада күрсәтелгәнчә дүрт төрле химик компонентны күрсәттеләр. 2913,81 см-1, 2840 см-1 һәм 1463,34 см-1, бу алканнарның CH сузылган тибрәнүләрен һәм башка алифатик CH2 яки CH3 төркемнәрен күрсәтә.Ачыкланган урманчылар 1740,85 см-1 һәм 1160,83 см-1.1740,85 см-1нең иң югары ноктасы - триглицерид функциональ төркеменең эстер карбонил белән киңәйтелгән C = O бәйләнеше.Шул ук вакытта 1160,83 см-1 иң югары нокта - киңәйтелгән CO58.59 эстер төркеменең эзе.Шул ук вакытта, 813,54 см-1 иң югары нокта - алкан төркеменең эзе.
Шуңа күрә, пальма майындагы кайбер үзләштерү дәрәҗәләре синтез вакыты арту белән юкка чыкты.2913,81 см-1 һәм 2840 см-1 биеклекләрне әле дә MNC10да күзәтергә мөмкин, ләкин кызык, MNC15 һәм MNC20-та очлар оксидлашу аркасында юкка чыга.Шул ук вакытта, магнит нанокарбоннарына FTIR анализы MNC10-20 биш төрле функциональ төркемен күрсәтүче яңа формалашкан сеңдерү чокырларын ачыклады.Бу биеклекләр өстәмә таблицада да күрсәтелгән. 2325,91 см-1 иң югары нокта - CH360 алифатик төркеменең асимметрик CH сузылышы.1463.34-1443.47 см-1 иң югары пальма мае кебек алифатик төркемнәрнең CH2 һәм CH бөкләнүен күрсәтә, ләкин вакыт белән кими башлый.813.54–875,35 см - 1 биеклеге - хуш исле CH-алкан төркеменең эзе.
Шул ук вакытта 2101,74 см-1 һәм 1589,18 см-1 биеклекләр C 61 C бәйләнешен күрсәтәләр, C = C алкины һәм хуш исле боҗралар.1695,15 см-1 кечкенә чокыр карбонил төркемендәге ирекле май кислотасының C = O бәйләнешен күрсәтә.Синтез вакытында ул CPO карбонил һәм ферроценнан алынган.539.04 - 588,48 см-1 диапазонында яңа барлыкка килгән биеклекләр ферроценның Fe-O тибрәнү бәйләнешенә карый.Өстәмә 4-нче рәсемдә күрсәтелгән биеклекләргә нигезләнеп, синтез вакытының берничә биеклекне киметергә һәм магнит нанокарбоннарында яңадан бәйләнешен күрергә мөмкин.
514 нм дулкын озынлыгы булган вакыйга лазерын кулланып синтезның төрле вакытында алынган магнит нанокарбоннарының Раман таралышына спектроскопик анализ 4 нче рәсемдә күрсәтелгән. MNC10, MNC15 һәм MNC20 спектрлары түбән sp3 углерод белән бәйле ике көчле полосадан тора. sp262 углерод төрләренең тибрәнү режимындагы кимчелекләре булган нанографит кристаллларында табылган.1333–1354 см - 1 өлкәсендә урнашкан беренче биеклек, D төркемен күрсәтә, идеаль графит өчен уңайсыз, структур тәртип бозуларга һәм башка пычракларга туры килә63,64.1537-1595 см-1 тирәсендәге иң мөһим биеклек самолет бәйләнешеннән яки кристаллдан һәм заказланган графит формаларыннан барлыкка килә.Ләкин, графит G группасы белән чагыштырганда, иң югары нокта якынча 10 см-1гә күчте, бу MNCларның түбән таблицалар тәртибе һәм җитешсез структурасы булуын күрсәтә.D һәм G полосаларының чагыштырмача интенсивлыгы (ID / IG) кристаллитларның һәм графит үрнәкләренең чисталыгын бәяләү өчен кулланыла.Раман спектроскопик анализы буенча, барлык MNCларның ID / IG кыйммәтләре 0.98–0.99 диапазонында булган, бу Sp3 гибридизациясе аркасында структур кимчелекләрне күрсәтә.Бу ситуация XPA спектрында азрак интенсив 2θ биеклекнең булуын аңлатырга мөмкин: MNK15 өчен 26,20 ° һәм MNK20 өчен 26,28 °, JCPDS файлындагы графит чокына билгеләнгән 4 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.Бу эштә алынган ID / IG MNC катнашлары башка магнитлы нанокарбоннар диапазонында, мәсәлән, гидротермик ысул өчен 0.85-1.03 һәм пиролитик ысул өчен 0.78–0.9665.66.Шуңа күрә бу катнашу хәзерге синтетик ысулның киң кулланылырга мөмкинлеген күрсәтә.
МНКларның магнит үзенчәлекләре тибрәнүче магнитометр ярдәмендә анализланды.Нәтиҗә ясалган гистерез 5 нче рәсемдә күрсәтелгән.Кагыйдә буларак, MNCлар магнитизмны синтез вакытында ферроценнан ала.Бу өстәмә магнит үзлекләре киләчәктә нанокарбоннарның adsorbsion сыйдырышлыгын арттырырга мөмкин.5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, үрнәкләрне суперпарамагнит материаллары итеп билгеләргә мөмкин.Wahajuddin & Arora67 сүзләре буенча, суперпарамагнит торышы - тышкы магнит кыры кулланылганда, үрнәк туендыру магнитизациясенә (МС) магнитлаштырылган.Соңрак, калдык магнит үзара бәйләнешләр үрнәкләрдә күренми67.Шунысы игътибарга лаек, синтез вакыты белән туендыру магнитизациясе арта.Кызык, MNC15 иң югары магнит туендыруга ия, чөнки көчле магнит формалашуы (магнитизация) тышкы магнит булганда оптималь синтез вакыты аркасында булырга мөмкин.Бу Fe3O4 булуы белән булырга мөмкин, magnetic-Fe2O кебек башка тимер оксидлары белән чагыштырганда яхшырак магнит үзлекләренә ия.MNC берәмлек массасына туендыру моментының тәртибе MNC15> MNC10> MNC20.Алынган магнит параметрлары таблицада бирелгән.2.
Магнит аеруда гадәти магнитларны кулланганда магнит туенуның минималь кыйммәте якынча 16,3 эму г-1.МНКларның су мохитендәге буяулар кебек пычраткыч матдәләрне чыгару сәләте һәм МНКларны чыгару җиңеллеге алынган нанокарбоннар өчен өстәмә факторга әйләнде.Тикшеренүләр күрсәткәнчә, LSM магнит туендыру югары санала.Шулай итеп, барлык үрнәкләр магнит туендыру кыйммәтләренә ирештеләр, магнит аеру процедурасы өчен җитәрлек.
Күптән түгел металл полосалар яки чыбыклар микродулкынлы кушылу процессларында катализатор яки диэлектрик буларак игътибарны җәлеп иттеләр.Металлларның микродулкынлы реакцияләре реактор эчендә югары температураларга яки реакцияләргә китерәләр.Бу тикшеренү әйтүенчә, оч һәм кондиционерлы (күмелгән) дат басмаган корыч чыбык микродулкынлы агызуны һәм металл җылытуны җиңеләйтә.Датсыз корыч очында тупаслык игълан итте, бу өслек корылмасы тыгызлыгының һәм тышкы электр кырының югары кыйммәтләренә китерә.Корылма җитәрлек кинетик энергия туплагач, корылма кисәкчәләре пасовкасыз корычтан сикереп чыгачак, әйләнә-тирә мохит ионлашуга китерә, агызу яки очкын чыгару 68.Металл агызу югары температураның кайнар нокталары белән бергә эретү реакцияләренә зур өлеш кертә.2б өстәмә рәсемдәге температура картасы буенча, температура тиз күтәрелә, көчле агызу күренешенә өстәп, югары температуралы кайнар нокталар булуын күрсәтә.
Бу очракта җылылык эффекты күзәтелә, чөнки зәгыйфь бәйләнгән электроннар өскә һәм очка туплана ала.Дат басмас корыч яраланганда, металлның эре өслек мәйданы материал өслегендә чиста агымнар җибәрергә ярдәм итә һәм җылыту эффектын саклый.Бу шарт CPO һәм ферроцен һәм ферроценның озын углерод чылбырларын чистартырга ярдәм итә.Өстәмә рәсем 2б күрсәткәнчә, даими температура температурасы эремәдә бердәм җылыту эффектының күзәтелүен күрсәтә.
MNC формалаштыру өчен тәкъдим ителгән механизм өстәмә рәсемдә күрсәтелгән. CPO һәм ферроценның озын углерод чылбырлары югары температурада ярыла башлый.Нефть бүленгән углеводородлар формалаштыра, алар FESEM MNC1070 образында глобулалар дип аталган углерод прекурсорларына әйләнәләр.Әйләнә-тирә мохит энергиясе һәм атмосфера шартларында 71 басым аркасында.Шул ук вакытта, ферроцен шулай ук ярылып, Fe-ка урнаштырылган углерод атомнарыннан катализатор формалаштыра.Аннары тиз нуклеяция барлыкка килә һәм углерод үзәге оксидлаша, үзәк өстендә аморф һәм график углерод катламы барлыкка килә.Вакыт үсә барган саен, өлкә зурлыгы төгәл һәм бертөрле була.Шул ук вакытта, булган ван дер Вальс көчләре дә сфераларның агломерациясенә китерәләр.Fe ионнарын Fe3O4 һәм ɣ-Fe2O3 киметү вакытында (рентген фаз анализы буенча), нанокарбон өслегендә төрле тимер оксидлары барлыкка килә, бу магнит нанокарбоннар барлыкка китерә.EDS картасы күрсәткәнчә, Fe атомнары MNC өслегендә нык таралган, өстәмә рәсемнәр 5a-c күрсәткәнчә.
Аерма шунда: синтез вакытында 20 минутта углерод агрегаты барлыкка килә.Ул MNC өслегендә зуррак күзәнәкләр формалаштыра, MNCларны активлаштырылган углерод дип санарга мөмкин, FESEM рәсемнәрендә күрсәтелгәнчә 1e - g.Кәүсәләр зурлыгындагы бу аерма тимер оксидының ферроценнан керткән өлеше белән бәйле булырга мөмкин.Шул ук вакытта, югары температурага җиткәнлектән, деформацияләнгән тараза бар.Магнит нанокарбоннары төрле синтез вакытында төрле морфологияләрне күрсәтәләр.Нанокарбоннар кыска синтез вакыты белән сферик формалар формалаштырырга мөмкин.Шул ук вакытта, күзәнәкләр һәм таразаларга ирешеп була, синтез вакытындагы аерма 5 минут эчендә генә.
Магнитлы нанокарбоннар пычраткыч матдәләрне су мохитеннән чыгарырга мөмкин.Аларны кулланганнан соң җиңел генә алып ташлау сәләте - бу эштә алынган нанокарбоннарны adsorbents буларак куллану өчен өстәмә фактор.Магнитлы нанокарбоннарның adsorption үзлекләрен өйрәнгәндә, без MNCларның метилен зәңгәр (МБ) эремәләрен 30 ° C температурада декоризацияләү сәләтен тикшердек.Берничә тикшеренүләр нәтиҗә ясады: 25-40 ° C температура диапазонында углерод сеңдергечләренең эшләнеше МК чыгаруны билгеләүдә мөһим роль уйный алмый.Экстремаль pH кыйммәтләре мөһим роль уйнаса да, функциональ төркемнәрдә заряднар барлыкка килергә мөмкин, бу adsorbate-adsorbent үзара бәйләнешнең өзелүенә китерә һәм adsorptionга тәэсир итә.Шуңа күрә, бу тикшерүдә югарыдагы шартлар сайланды, бу ситуацияләрне һәм типик суларны чистарту кирәклеген исәпкә алып.
Бу эштә партиянең адсорбция эксперименты 20 мг МНКны 20 мл метилен зәңгәр су эремәсенә кушып, билгеле бер контакт вакытында төрле стандарт башлангыч концентрацияләр белән (5–20 минут).Өстәмә рәсем 8 MNC10, MNC15, MNC20 белән эшкәртелгәнче һәм аннан соң метилен зәңгәр эремәләрнең төрле концентрацияләренең (5–20 ppm) торышын күрсәтә.Төрле MNC кулланганда, МБ чишелешләренең төс дәрәҗәсе кимеде.Кызык, MNC20 5 ppm концентрациясендә МБ чишелешләрен җиңел төссезләндерде.Шул ук вакытта MNC20 башка MNCлар белән чагыштырганда MB эремәсенең төс дәрәҗәсен төшерде.MNC10-20 UV күренеп торган спектры өстәмә рәсем 9-да күрсәтелгән. Шул ук вакытта чыгару дәрәҗәсе һәм adsorption мәгълүматлары рәсем 9-да һәм 3-нче таблицада күрсәтелгән.
Көчле метилен зәңгәр биеклекләрне 664 нм һәм 600 нмда табарга мөмкин.Кагыйдә буларак, MG эремәсенең башлангыч концентрациясе кимү белән иң югары интенсивлык әкренләп кими.Өстәмә рәсемдә 9а MNC10 белән эшкәртелгәннән соң, төрле концентрацияләрнең МБ эремәләренең UV-күренеп торган спектрын күрсәтә, бу иң югары интенсивлыкны бераз үзгәртте.Икенче яктан, МБ эремәләренең үзләштерү дәрәҗәсе MNC15 һәм MNC20 белән эшкәртелгәннән соң сизелерлек кимеде, 9b һәм c өстәмә рәсемнәрдә күрсәтелгәнчә.Бу үзгәрешләр MG эремәсе концентрациясе кимегәндә ачык күренә.Ләкин, өч магнит углеводка ирешкән спектраль үзгәрешләр метилен зәңгәр буяуны бетерү өчен җитәрлек иде.
3-нче таблицага нигезләнеп, MC-ның adsorbed күләме һәм MC-ның adsorbed проценты нәтиҗәләре 3-нче рәсемдә күрсәтелгән. 6. MG-ның adsorption барлык MNC-лар өчен югары башлангыч концентрацияләр кулланып артты.Шул ук вакытта, adsorption проценты яки МБны чыгару дәрәҗәсе (MBR) башлангыч концентрация артканда капма-каршы тенденцияне күрсәтте.Түбән башлангыч MC концентрацияләрендә, эшсез актив сайтлар адсорбент өслегендә калды.Буяу концентрациясе арта барган саен, буяу молекулаларын үзләштерү өчен булган актив булмаган сайтлар саны кимиячәк.Башкалар, бу шартларда биосорпциянең актив сайтларын туендыруга ирешәчәкләр дигән нәтиҗәгә килделәр.
Кызганычка каршы, MNC10 өчен MBR артты һәм кимеде 10 Мб чишелештән соң.Шул ук вакытта, MG-ның бик кечкенә өлеше генә рекламаланган.Бу шуны күрсәтә: 10 ppm - MNC10 adsorption өчен оптималь концентрация.Бу эштә өйрәнелгән барлык MNCлар өчен adsorption куәтләре тәртибе түбәндәгечә иде: MNC20> MNC15> MNC10, уртача кыйммәтләр 10,36 мг / г, 6,85 мг / г һәм 0,71 мг / г, MG ставкаларын уртача бетерү. 87, 79%, 62,26% һәм 5,75% иде.Шулай итеп, MNC20 синтезланган магнит нанокарбоннары арасында иң яхшы adsorption характеристикаларын күрсәтте, adsorption сыйдырышлыгын һәм UV күренгән спектрны исәпкә алып.Башка магнитлы нанокарбоннар белән чагыштырганда түбәнрәк булса да, MWCNT магнит композиты (11,86 мг / г) һәм халлойсит нанотуб-магнит Fe3O4 нанопартиклары (18,44 мг / г), бу тикшерү стимуляторның өстәмә кулланылышын таләп итми.Химик матдәләр катализатор булып эшли.чиста һәм мөмкин булган синтетик ысуллар белән тәэмин итү73,74.
MNCларның SBET кыйммәтләре күрсәткәнчә, югары специфик өслек MB эремәсенең adsorption өчен активрак сайтлар тәкъдим итә.Бу синтетик нанокарбоннарның төп үзенчәлекләренең берсенә әверелә.Шул ук вакытта, MNCларның зурлыгы зур булмаганга, синтез вакыты кыска һәм кабул ителә, бу перспективалы adsorbents төп сыйфатларына туры килә75.Гадәттәге табигый adsorbents белән чагыштырганда, синтезланган МНКлар магнит белән туенганнар һәм тышкы магнит кыры ярдәмендә чишелештән җиңел чыгарылырга мөмкин76.Шулай итеп, бөтен дәвалау процессы өчен кирәк булган вакыт кыскартыла.
Адсорбция изотермалары adsorption процессын аңлау өчен, аннары тигезлеккә ирешкәндә сыек һәм каты фазалар арасындагы adsorbate бүлекчәләрен күрсәтү өчен бик кирәк.Лангмуир һәм Фрундлич тигезләмәләре 7-нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, адсорбция механизмын аңлатучы стандарт изотерм тигезләмәләр буларак кулланыла, Лангмуир моделе адсорбентның тышкы өслегендә бер адсорбат катламы барлыкка килүен яхшы күрсәтә.Изотермалар иң яхшы бертөрле adsorption өслеге итеп сурәтләнә.Шул ук вакытта, Фрейндлич изотермасы берничә adsorbent регионның катнашуын һәм adsorption энергиясен бертөрле булмаган өслеккә басуда иң яхшы күрсәтә.
Лангмуир изотермасы өчен модель изотерм (a - c) һәм MNC10, MNC15 һәм MNC20 өчен Фрундлич изотермасы (d - f).
Аз эремчек концентрацияләрендәге адсорбция изотермалары гадәттә сызыклы77.Лангмуир изотерм моделенең сызыклы чагылышы тигезләмәдә күрсәтелергә мөмкин.1 Адсорбция параметрларын билгеләгез.
KL (l / мг) - Лангмуир даими, МБның MNC белән бәйләнешен күрсәтә.Шул ук вакытта qmax - максималь adsorbsion сыйдырышлыгы (мг / г), qe - MC (мг / г) adsorbed концентрациясе, һәм Ce - MC эремәсенең тигезлек концентрациясе.Фрундлич изотерм моделенең сызыклы чагылышы түбәндәгечә сурәтләнергә мөмкин:
Пост вакыты: 16-2023 февраль