Микроволновая печь

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11306 (2023) Цитировать эту статью

558 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Исследовано поведение адсорбции хрома из водного раствора с помощью амфотерных углеродных квантовых точек Януса, легированных азотом (AJ–N–CQD). Для анализа экспериментальных данных использованы модели кинетики адсорбции псевдопервого и второго порядков; Модель кинетики адсорбции второго порядка лучше коррелирует с экспериментальными данными, что указывает на процесс хемосорбции. Значения, полученные в псевдопервом порядке, по-прежнему пригодны для описания кинетики сорбции Cr(VI). Эти значения объясняют поверхностные процессы, включающие хемосорбцию и физсорбцию при адсорбции Cr(VI) AJ-N-CQD. R2 модели Бойда лучше соответствовал данным адсорбции AJ-N-CQD (т.е. внешней диффузии), что означает поверхностные процессы, включающие внешнюю адсорбцию Cr(VI) AJ-N-CQD. Более высокое значение α может быть связано с большей площадью поверхности AJ–N–ККТ для непосредственной адсорбции Cr(VI) из водного раствора. AJ-N-CQD имеют спектры флуоресценции до и после адсорбции Cr(VI), что указывает на их перспективность для применения в химических сенсорах.

Накопление сельскохозяйственных отходов вредно для окружающей среды. В результате вторичная переработка пользуется спросом. Основным компонентом жома сахарного тростника является целлюлоза, которая содержит β-1,4-гликозидные связи звена D-глюкозы1,2,3,4. Утилизация сельскохозяйственных отходов в последнее время претерпела более значительные усилия. Один из них использовал жом в качестве сырья для производства материалов на основе углерода. Это наиболее надежный источник производства ценных продуктов с использованием экологически чистых методов удаления ионов металлов из сточных вод1,5.

Углеродные квантовые точки (CQD) и графен (G) — два ценных продукта, которые можно производить из сельскохозяйственных отходов. ККТ представляют собой шарообразные наноматериалы диаметром 10 нм с колоссальной площадью поверхности, а графеновые квантовые точки (ГКТ) представляют собой смесь G с ККТ. Наиболее выраженными функциональными группами являются O–H, –C = O и C–O–C. Для создания ГКТ было использовано несколько методов, таких как гидротермальный и сольвотермический нагрев органических молекул, лазерная абляция графита и пиролитическая карбонизация. Однако исследования показали, что микроволновое нагревание подходит для разработки более быстрых и недорогих процедур синтеза CQD5.

Амфотерные Янус-ККТ, легированные азотом (AJ-N-ККТ), содержащие функциональные группы -O- и -N-, являются амфотерными материалами Януса (AJM) из-за наличия гидрофобных углеродных ядер, экранированных слоем гидрофильных -O- и -N. –2,6,7. Полимерные соединения с гидрофобными и гидрофильными фрагментами называются AJMs7.

Кроме того, N-CQD представляют собой флуоресцентные и экологически чистые наноматериалы, успешно используемые при очистке сточных вод1,5. Несмотря на свой токсичный характер, Cr(VI) широко используется в различных отраслях промышленности, и его извлечение из соответствующих жидких стоков является основной задачей перед его сбросом в природные воды. Поэтому мониторинг содержания Cr(VI) в окружающей среде имеет важное значение для здоровья населения. Некоторые материалы нашли применение для удаления и/или извлечения Cr(VI) из отходов, например, активированный уголь, природные цеолиты, углеродные нанотрубки и т.д.8. Среди них адсорбция на AJ-N-CQD может быть конкурентоспособной благодаря их высокой эффективности адсорбции благодаря наличию функциональных групп N и O и их флуоресцентным свойствам, что делает их подходящим детектором Cr(VI)1,5. Для обнаружения Cr(VI) было использовано несколько традиционных подходов, включая электрохимическую технологию, хроматографию и т. д. В большинстве этих подходов подготовка проб трудна, сложна и требует много времени. Метод обнаружения флуоресценции считается более мощным, чем другие традиционные методы, из-за его высокой чувствительности и низкой стоимости.

Следовательно, в настоящей работе микроволновая энергия использовалась для получения различных углеродных наноматериалов (GQD и AJ–N–CQD) из багассы. Полученные N-GQD не обладают флуоресцентными свойствами из-за большого количества G. AJ-N-CQD обладают флуоресцентными свойствами, что делает их перспективными адсорбентами и сенсорами для ионов металлов, таких как Cr(VI). Изучена кинетика процесса адсорбции в разное время и флуоресценция AJ-N-ККТ с/без Cr(VI). Результаты являются многообещающими для применения в химических сенсорах.