文摘
在最近的研究中,纤维素/金属氧化物半导体2/纳米复合材料已经被水热方法合成。报告发表关于莫效率和石墨烯氧化物纳米复合材料对环境修复动力合成纤维素MoS的支持2/纳米复合材料。纳米复合材料的形成最初经紫外可见和红外光谱技术。粒子尺寸和形貌的纳米复合材料进行评估通过扫描电子显微镜(SEM),它被发现在粒度从50到80 nm和异构结构。XRD分析也证实了纤维素纳米复合材料的结构,金属氧化物半导体2,走了。合成纳米复合材料进一步检测生物分子保护潜在的雇佣不同的自由基清除化验。自由基DPPH的结果●(50%)和abt●+(51%)清除研究表明,纳米复合材料可以用作生物分子保护剂。此外,纳米复合材料也为光催化潜力评估,结果显示优异的光催化性能的退化4-nitrophenol多达75%,亚甲基蓝和甲基橙高达85%和70%,分别。所以,本研究证实,纤维素/稳定的金属氧化物半导体的支持2/纳米复合材料可以合成一个环保、节省成本,和简单的水热法有前途的生物分子保护,光催化的潜力。
1。介绍
环境污染日益增加是由于不同的工业活动和城市化,和水气已经成为严重污染(1]。这些污染物对人类和水生生物是有害的(2]。据估计,50%的世界人口已经面临缺水,9亿人被剥夺了淡水资源。由于污水,大约有600万人,每年有180万儿童死于由于不同的水源性疾病。巴基斯坦正面临相同的水污染问题由于恶劣的卫生条件系统,工业化和城市化3]。最常见的水源污染行业,如纺织、造纸和纸浆,和皮革。排放大量的工业废水是工业水流。(4]。工业废水通常包含有毒化学物质尤其是染料可以造成很大的损害人类和水生动物。有很多技术和方法被应用在不同国家的世界染料的去除水介质(5),和纳米技术是所有中最好的一个。因此,纳米材料包括金属纳米颗粒和石墨烯氧化物纳米复合材料具有体积小和大表面积可以用于废水处理(6,7]。金属纳米粒子Fe、Ag)、金属氧化物(TiO2,V2O5)纳米粒子和纳米复合材料已经合成的催化去除染料废水(8,9]。
研究报道钼纳米粒子的抗氧化作用以及光催化降解氯胺酮(申请10]。自由基和活性氧和氮物种可以在人体损伤生物分子和煽动许多疾病。恶化lipid-containing食品或其他生物材料可能出现由于自由基的存在或活性物种11]。自由基清除化合物是非常有用的,因为他们阻止氧化过程和保护生物分子损伤。如今,科学家们一直在使用多个化合物(自然合成,纳米粒子)作为抗氧化剂来克服这个问题(12,13]。
这些天来,纳米粒子的合成绿色/简单,成本效益的方法得到了关注,现在,有很大的需要使用快速和具有成本效益的方法合成纳米材料的14,15]。保持观点的重要性,纳米复合材料作为催化和自由基清除材料cellulose-supported金属氧化物半导体2@GO纳米复合材料合成。综合计划执行使用一个简单和快速水热方法,避免过度使用化学物质。特征是由紫外可见、红外光谱、扫描电镜和x射线衍射技术。降解的纳米复合材料被测试的4-nitrophenol是一种有机污染物,通常是由制药行业和放电两种染料在纺织工业废水中找到。此外,纳米复合材料的光催化潜力决心选择染料的降解。生物分子保护效率测试通过测量纳米复合材料采用DPPH自由基清除潜在的●和abt●+化验。本研究工作将激励研究人员致力于纳米材料的合成和应用更喜欢的方法需要相对较少的努力,使用的化学物质,和资源。
2。材料和方法
2.1。化学药品和试剂
亚甲蓝(99.99%)收购英国费舍尔科学;甲基橙(99.9%)从西格玛奥德里奇从德国购买。纤维素、石墨、铵辉钼矿、过氧化氢钠硝酸、盐酸、乙醇、4-nitrophenol,硝酸也从西格玛奥德里奇从德国购买。所有试剂均为分析纯,没有进一步纯化所需的实验室使用。
2.2。纤维素纳米纤维的合成
纤维素纳米纤维是由非常软木浆板在水热板12小时25°C(图1(一))。然后,肿胀的纸浆使用搅拌机解体10 - 20分钟。由此产生的泥浆被添加到锥形瓶,添加了氧化锆球,和铣削是在100°C进行4 h。得到了纳米纤维的纤维素和用于纳米复合材料的合成16]。
(一)
(b)
(c)
(d)
2.3。合成金属氧化物半导体2纳米颗粒(离心法方法)
金属氧化物半导体纳米颗粒(NPs)2准备(图1 (b))使用辉钼矿铵作为前体。在50毫升的醋酸,1.3 g的辉钼矿添加铵加入100毫升蒸馏水紧随其后。是放在加热板与连续搅拌30分钟在90°C,然后添加氨水是为了激起进一步4 h 50°C。在生成的混合物,2 g尿素的添加和搅拌5分钟完成,形成凝胶类型材料。粘性溶液(40毫升)转移到高压釜,和温度保持在160°C 10 h。从烤箱去除热压处理过的解决方案后,在室温下冷却5 h。离心进行30分钟40 rpm,收集沉淀,用蒸馏水和乙醇洗净去除杂质。干燥后的最终产品是获得在烤箱16]。
2.4。合成的纳米颗粒(修改锤方法)
氧化石墨烯的合成采用锤击的方法(图修改1 (c))。石墨(5克)和纳米3(2.5 g)被混合在一个烧杯(混合物)。在另一个烧杯,105毫升的硫酸和12毫升的H3阿宝4混合(B)混合物。混合物倒进混合物B和混合放在冰浴后10分钟。在生成的混合物,KMnO 15克4添加和温度保持5°C以下60分钟。因此,悬架。解决方案从冰浴,然后放在搅拌机用连续的水98°C。有时后,15毫升的H2O2添加到反应混合物和离心机在4000 rpm 30分钟。最终产品是用蒸馏水洗净和20%盐酸三次获得纳米粒子(17,18]。
2.5。合成的纤维素/金属氧化物半导体2/去纳米复合材料(水热法)
纳米纤维素/金属氧化物半导体2/合成(图1 (d)通过一个两步过程。在第一步中,2克的纤维素纳米颗粒和MoS 1克2在使用蒸馏水搅拌热板60分钟。纤维素和MoS的粘性解2出现了。这是转向了高压蒸汽和加热烤箱在200°C 4 h。4 h后,高压蒸汽被冷却到室温。进行离心分离,沉淀分离20分钟的35000 rpm。沉淀用蒸馏水洗净/乙醇三次在室温下和干了三天。在第二步中,纤维素/金属氧化物半导体2是溶解在蒸馏水和0.5 g的不一。由此产生的混合物加热50°C 2 h声波降解法10分钟紧随其后。声波降解法后,100毫升的材料转移到高压釜,转移到烤箱在300°C 4 h。高压蒸汽被冷却25°C 4 h,并为30分钟进行离心分离。收集沉淀,用蒸馏水和乙醇洗净去除各种杂质的三倍。最终产品是干7天在室温下的灰色颜色纤维素/金属氧化物半导体2/纳米复合材料。
2.6。描述
合成纳米粒子和纳米复合材料的表征的帮助下进行紫外可见(塞西尔7400 - ce水瓶座剑桥,英国)和红外光谱分光光度计(力量α(II)、英国)。扫描电子显微镜(SEM)分析了使用新星FE - SEM 450。纳米复合材料的x射线衍射(XRD)分析使用力量也进行衍射仪(英国考文垂)。表征证实纳米粒子和纳米复合材料的形成。
2.7。生物分子保护潜在的
生物分子保护潜在的纳米复合材料是评估的自由基(DPPH●和abt●+)清除活动。纳米纤维素/金属氧化物半导体抗氧化活动2用DPPH @GO测定●和abt●+化验。一毫克nanocatalyst分别添加到测试管解决方案包含1毫升的DPPH●(0.01毫米)和abt●+(0.03毫米)紧随其后加入5毫升的甲醇和4毫升的水。自由基的清除是由记录他们定期后光谱使用紫外可见分光光度计。扫气比例公式= (一个d−一个年代/一个d)×100。在这里,一个d是纯粹的吸光度DPPH●和abt●+解决方案,一个年代是样品的吸光度13,19]。
2.8。纤维素/金属氧化物半导体的光催化潜力2/去
光催化纳米复合材料的潜力是决定的染料降解后阳光下潜在的方法(早些时候报道20.]。解决方案等染料亚甲蓝(1毫米)(λ马克斯值为667 nm)和甲基橙(1毫米)(λ马克斯467海里)的准备。催化降解亚甲基蓝在阳光直射下进行以0.01毫米亚甲蓝溶液在5个不同的试管1,3,5,7,和10毫克的催化剂,和管放置在阳光直射。降低使用紫外可见分光光度计在定期观察。同样,催化降解甲基橙的也表现和结果记录21]。另一个有机污染物,即。,4-nitrophenol, commonly found in pharmaceutical effluent, was degraded using cellulose/MoS2/走。4-nitrophenol解决方案的解决方案是通过添加0.0139克的100毫升的水1毫米的解决方案λ马克斯在400纳米。4-nitrophenol的退化也表现在阳光下5个不同的试管用5毫升1毫米的解决方案,和退化记录使用紫外可见分光光度计(22]。
3所示。结果与讨论
3.1。紫外分析
分析所有的产品,包括纤维素纳米纤维,金属氧化物半导体2和纤维素/金属氧化物半导体2/纳米复合材料是由使用紫外可见分光光度计。在紫外分析中,纤维素的观测值出现在358 nm,比得上已经报道的价值在360纳米23)(图2(一个)(我))。金属氧化物半导体的紫外可见光谱2也记录下来,和一个峰值是观察到345海里靠近报道价值340海里(24,证实了金属氧化物半导体的形成2纳米粒子(图2(一个)(2))。在紫外分析,显示出峰值在355 nm密切的相似之处与已报道的价值在350海里,如图2(一个)(3)纳米复合材料,即。纤维素/金属氧化物半导体2/去,也分析了使用紫外可见分光光度计和光谱得到有一个高峰在348海里不像任何单个组件(纤维素,金属氧化物半导体的光谱2和去)。它证实了协会的所有组件参与纳米复合材料,因为它位于之间的纳米粒子和纳米复合材料(图的值2(一个)(四))。
(一)
(b)
(ahv)之间的情节1/2与能源(eV)纳米复合材料的带隙,金属氧化物半导体2NPs去。去最高的能量带隙(3.90 eV),而监理/去中间,它被发现在最低能量带隙。它表明,纳米复合材料可以很容易地提供电子需要光催化,和相同的结果已经在先前的研究报道25]。相应地,纳米复合材料去表现出相似的带隙能量为3.52 eV(早些时候报道26]。
3.2。傅里叶变换红外分析
纤维素纳米纤维的红外光谱分析,金属氧化物半导体2和纤维素/金属氧化物半导体2/纳米复合材料进行。在数据3(一)——(d),光谱纤维素纳米纤维,金属氧化物半导体2纳米粒子,和纤维素/金属氧化物半导体2/纳米复合材料已经提交。红外光谱光谱揭示了不同身份的纳米粒子和纳米复合材料。在图3(一),(纤维素纳米纤维)达到800厘米−1显示了芳香族化合物的存在(27),广泛吸收带在3333 - 3400厘米−1对应于羟基(-O-H拉伸)振动在纤维素28]。另一个峰值观察到1057厘米−1可能是由于在-C-O-C和骨架振动β糖苷在897厘米−1(29日]。形成的金属氧化物半导体2证实了纳米粒子红外光谱分析(图3(b))显示不同的山峰MoS的代表2纳米粒子。拉伸高峰观察到约610厘米−1可以归因于Mo-S债券的拉伸(30.,31日]。的光谱记录(图3(c))被发现包含宽带3400厘米左右−1这是一个强烈的迹象哦拉伸。第二,峰值约1600厘米−1表示C = C的伸展,峰值为1800厘米−1,1200厘米−1,1020厘米−1可能是由于存在C = O,哦,和切断32,33]。
在图3(维),纳米复合材料的红外光谱谱记录(纤维素/金属氧化物半导体2/去)。纤维素纳米纤维的所有特征峰,金属氧化物半导体2得到了纳米粒子,在纳米复合材料的光谱。它证实了协会的所有组件的纳米复合材料。骨架振动的峰值-C-O-C观察到1057厘米−1和一个乐队出现在590厘米−1表示Mo-S和s联系。此外,代表峰光谱中也可以观察到。所有的证据后获得的红外光谱谱证实不仅前体形成的纳米复合材料。
3.3。XRD研究
XRD分析显示(图4)纳米复合材料的形成纤维素/金属氧化物半导体2/走。图2所示θ沿着x设在和强度y设在相比不同的米勒指数的值。这是图的基础上得出结论,认为晶体结构表现出米勒索引值为002,110,004,101,102,103,006,105,105,105,110,112,107,114,202,203,116,2θ14.39°,29.014°,32.80°,33.62°、35.98°、39.65°、44.14°、49.87°、56.07°、58.55°、60.64°、62.85°、66.66°、68.76°、69.24°、70.68°、73.04°、76.31°、77.54°、78.15°,分别为80.44°(表1)。22.45°的曲线显示了纤维素的无定形的存在,在26.34°,(110)代表与斜方晶系的结晶性质。XRD研究了纳米复合材料的形成(34]。纳米复合材料的结晶相是六角PDF # 73 - 1508。微晶尺寸为6.447 nm使用粉末方程D(nm) =kλ/β因为θ,在那里D(nm)代表微晶尺寸,k表示常量,β是半极大宽屏,θ是角。hkl的细节和晶面间的距离(一)2θ表中提到1。同样的,结果最近被一些研究者也报道(35,36]。
3.4。扫描电镜分析
的大小和形态纳米复合材料是由扫描电子显微镜评估的。SEM图像(图5)在不同的决议。合成纳米复合材料的直径是指出50 - 80纳米异质表面。这样的合成纳米复合材料的表面可能是合适的如果作为光催化剂降解染料(37]。金属氧化物半导体的纳米粒子2稳定的纤维素表面的清晰可见(图5(一个),和去nanosheet表面没有纤维素稳定纳米颗粒负载如图5所示(b)。nanosheet的表面孔隙度高,可用于纤维素稳定金属氧化物半导体的适配性2NPs。
(一)
(b)
3.5。纤维素/金属氧化物半导体的光催化潜力2/去
纳米复合材料的光催化潜力评估选定的有毒污染物的降解。采用纳米复合材料作为催化剂进行降解过程平滑和加速的方式。污染物4-nitrophenol受到降级使用纤维素/金属氧化物半导体2/纳米复合材料在阳光,结果被显示在图6。结果表明,该催化剂具有显著贡献4-nitrophenol退化。在没有催化剂的情况下,退化没有观察到,添加纳米复合材料后,退化4-nitrophenol 75%实现只是在12分钟。氧化石墨烯与金属氧化物半导体2据报道4-nitrophenol[退化的38,39]。
许多研究人员报道MoS的使用2基于纳米材料的降解染料从不同的废水40]。同样,降解亚甲基蓝是通过使用直接阳光下的纳米复合材料。光催化降解被观察到λ马克斯使用紫外可见分光光度计667海里。退化后开始添加纳米复合材料,和最大降解85%在10分钟(图实现7)。当前研究的结果可能被视为更好的与已经报道相比,亚甲蓝染料的降解利用molybdenum-based纳米材料(41]。
的角色molybdenum-based纳米材料对有机污染物的去除已经在许多研究报道42]。甲基橙的降解也表现在直接阳光下,观察和过程使用紫外可见分光光度计λ马克斯467海里。后的染料发生降解染料溶液中添加纳米复合材料。降解70%(图就完成了8)比得上钼复合材料的降解潜力,已经报道甲基橙(43]。
3.6。生物分子保护潜在的
报告显示,金属氧化物半导体2纳米材料可用于消除活性氧负责氧化应激和生物分子破坏44]。生物分子保护潜在的纳米复合材料已经由评估自由基(DPPH●和abt●+)清除的潜力。的DPPH●执行分析,纳米复合材料被允许与DPPH自由基反应。减少自由基的浓度观察使用紫外可见分光光度计在530海里后定期间隔时间(图9)。解决方案的吸光度下降表明自由基的清除,和激进分子的最大数量(45%)中和了纳米复合材料在24分钟。剩下的数量的自由基可以删除使用高浓度的纳米复合材料。金属氧化物半导体2合成的纳米复合材料在当前的研究中表现出改进的DPPH自由基清除潜在的相比,早些时候报道(45]。
的帮助下纤维素/金属氧化物半导体2 /去,abt的自由基清除●+是确定。彻底清除的帮助下观察651海里的紫外可见分光光度计。纳米复合材料表现出最大彻底清除潜在49分钟,和45%的激进分子被中和(图10)。
比较潜在的纳米复合材料移除所选染料和自由基被展示在表1。很明显,纳米复合材料足够强大的催化降解亚甲基蓝的比其他两个染料。然而,中和自由基的纳米复合材料的效率一样被发现。纤维素/金属氧化物半导体的效率2/去染料的去除自由基比较与其他molybdenum-based纳米粒子/纳米复合材料。去除效率被发现较小的比之前报道的数据。它可能是由于纤维素材料表2覆盖在金属氧化物半导体2和去。
4所示。结论
合成纳米材料已经被许多研究者关注由于其巨大的应用。大多数的科学家们主要通过简单的方法合成纳米材料与较小的有毒化学物质的参与。这个目标实现了合成纤维素/金属氧化物半导体2/纳米复合材料的简单,环保,和具有成本效益的水热方法在不影响活动的潜力。这项工作将为研究人员提供一个路径采用简单的方法来制造纳米材料的兴趣。合成纳米复合材料被发现有大小从50到80 nm和异构结构。发现对abt活跃●+和DPPH●,提供了一个证据的生物分子保护大自然。此外,4-nitrophenol退化、亚甲基蓝、甲基橙被纤维素/金属氧化物半导体催化2/去,结果证实了光催化纳米复合材料的潜力。作者强烈推荐的水热合成方法制备的纳米材料。纳米纤维素/监理/去合成在这项研究可以用于生物分子的保护自由基。它也可以用作nanocatalyst 4-nitrophenol在制药废水的去除和染料纺织工业废水。
数据可用性
没有数据被用来支持本研究的发现。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作是由研究人员支持项目数量(RSP2023R243),沙特国王大学,利雅得,沙特阿拉伯。