이중기능성 광촉매-흡착제 AgZnO/폴리옥소메탈레이트(AgZnO/POMs) 나노복합체는 AgZnO 하이브리드 나노입자와 폴리옥소메탈레이트[Cu(L)2 (H2 O)]H2 [Cu(L)2 (P2 월5 O23 )]⋅4H2 O (HL =C6 H6 N2 O) 초음파 화학 방법을 통해 나노 구조로. 투과전자현미경(TEM)은 AgZnO/POMs 나노복합체가 좁은 입자 크기 분포와 응집 없이 균일하다는 것을 보여주었다. X선 분말 회절(XRD) 및 X선 광전자 분광법(XPS) 분석을 통해 AgZnO/POMs 나노복합체의 나노구조와 조성을 확인했습니다. 자외선-가시광선 스펙트럼(UV-Vis)과 광발광 스펙트럼(PL)은 AgZnO/POMs 나노복합체의 우수한 광학적 특성을 확인시켜주었다. AgZnO/POMs 나노복합체를 사용하여 흡착과 광촉매를 통해 수용액에서 염기성 마젠타(BM)의 94.13% ± 0.61을 제거할 수 있습니다. 동역학 분석은 흡착 및 광촉매 과정이 모두 유사 2차 동역학을 따르는 것으로 나타났습니다. 또한, AgZnO/POMs 나노복합체의 제거율은 5회 사용 후에도 거의 변하지 않는 것으로 나타났습니다. 높은 안정성과 사이클링 성능을 지닌 이기능성 광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체는 트리페닐메탄을 포함하는 내화 유기 염료 폐수 처리에 폭넓은 응용 가능성이 있습니다.
산업의 발전과 함께 다량의 유독하고 유해한 유기 폐수는 인간의 건강을 심각하게 위협하는 일련의 환경 문제를 일으켰습니다[1,2,3,4]. 염기성 마젠타(BM)는 트리페닐메탄을 함유한 일종의 내화성 유기 오염물질입니다. BM은 섬유, 피혁 등의 산업체에서 착색제로 널리 사용되며 콜라겐, 결핵, 근육의 착색에도 사용된다[5, 6]. BM은 낮은 생분해성, 독성 및 발암성으로 인해 수자원에 큰 위협이 되기 때문에 수용액에서 제거하는 것이 시급합니다. 문헌에 따르면 수용액에서 BM을 제거하는 방법은 주로 흡착이다[7, 8]. 그러나, BM 염료 흡착제의 적용은 낮은 흡착 용량, 느린 운동 속도 및 낮은 회복 잠재력의 단점이 있습니다. 수용액에서 BM을 제거하는 더 깨끗하고 효과적인 방법을 찾는 것은 여전히 어려운 일입니다.
폴리옥소메탈레이트(POM)는 유망한 흡착제의 종류이며 풍부한 조성과 구조, 높은 열 안정성, 조절 가능한 산도 및 가역적 산화환원 특성으로 인해 환경 보호에 적용되었습니다[9,10,11,12,13]. 흡착제로서 POM은 수용액에서 다양한 염료를 제거하기 위해 다양한 재료를 합성하는 데 사용되었습니다[14,15,16,17]. Liu의 연구 그룹은 Fe3를 보고했습니다. O4 /POMs 나노물질은 양이온 염료 제거를 위한 흡착 성능이 우수하며 Fe3 O4 /Ag/POMs 나노물질은 염화메틸티오닌을 빠르게 제거하여 POM과 나노입자를 나노공학을 통해 단일 개체로 결합함으로써 보다 효과적인 염료 제거 향상 성능을 얻을 수 있음을 나타냅니다[18, 19].
AgZnO 하이브리드 나노 입자는 광촉매 활성이 우수하여 광촉매 분야에서 널리 사용됩니다. Ag의 첨가는 AgZnO의 광촉매 용량과 ZnO의 전하 이용 효율 및 광화학적 안정성을 향상시킨다[20,21,22,23,24]. AgZnO 나노입자의 광촉매 활성은 수용액의 염료에 대한 광촉매 효과를 갖는다[25, 26]. 수용액에서 BM 염료를 제거하는 효과적이고 환경 친화적인 방법을 탐구하기 위해 본 논문에서는 AgZnO 하이브리드 나노 입자와 POM을 결합하여 이중 기능 광촉매 흡착제 AgZnO/POM 나노복합체를 얻었다(Scheme 1). BM의 제거 실험은 광촉매-흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체가 수용액에서 BM에 대한 흡착 및 광촉매 효과를 모두 가지고 있음을 보여주었으며 높은 제거 효율이 나타났습니다. 나노복합체의 우수한 흡착, 광촉매 활성 및 재사용성은 이기능성 광촉매-흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체가 환경 보호에 이롭다는 것을 나타냅니다.
현재 연구는 AgZnO/POMs 나노복합체에 의한 BM의 제거 효율을 향상시키는 것을 목표로 하고 있습니다.
은 아세테이트(Agac, 99%, J&K Scientific), 아연(II) 아세틸아세토네이트(Zn(acac)2 , 99.9%, J&K Scientific), PEO-PPO-PEO, n-옥틸 에테르(99%), 1,2-헥사데칸디올(90%), 과염소산구리(Cu(ClO4 )2 ·6H2 O, 98%), 몰리브덴산나트륨 이수화물(Na2 MoO4 ·2H2 O, 99%), 피리딘카르복사미드(C6 H6 N2 O, 98%) 및 NaOH(98%)는 Aladdin company(Shanghai, China)에서 구입했습니다. 어떠한 물질도 더 이상 정제되지 않았습니다.
광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 구조와 형태는 HRTEM을 포함한 XRD(X'Pert Pro, Bruker, Germany)와 TEM(JEM-2100 JEOL Ltd., Japan)으로 분석하였다. 광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 광학적 특성은 UV-Vis(Hitachi U4100, 일본) 및 PL 분광법(Hitachi F7000, 일본)으로 특성화되었습니다. 나노복합체의 FTIR 스펙트럼은 Avatar 360 FTIR 분광계(Nicolet Company, USA)를 사용하여 기록되었습니다. XPS는 광전자 분광계(Thermo Fisher Scientific ESCALAB 250XI, 미국) Al Kα에서 수행되었습니다. 여기 소스로 사용되는 X-ray.
AgZnO 및 폴리옥소메탈레이트 [Cu(L)2 (H2 오)2 ]H2 [Cu(L)2 P2 월5 O23 ]·4H2 O(Cu-POM) 샘플은 문헌[19, 21]에 보고된 방법을 사용하여 합성되었습니다. 먼저, AgZnO 하이브리드 나노입자는 나노-마이크로에멀젼 방법, 10mL의 옥틸 에테르, Zn(acac)2에 의해 합성되었습니다. (0.0989g), 1,2-헥사데칸디올(0.6468g), Agac(0.0259g) 및 PEO-PPO-PEO(0.7874g)를 3구 플라스크에 첨가하고, 혼합물을 교반하였다. 혼합물을 125°C로 가열한 다음 온도를 빠르게 280°C로 올려 실험을 완료했습니다. 온도가 냉각되면 AgZnO 하이브리드 나노입자를 꺼내어 세척하여 순수한 AgZnO 하이브리드 나노입자를 얻었다. 둘째, 수열법으로 Cu-POM을 합성하고, 비이커에 과염소산구리(0.093g), 2-피리딘카르복사미드(0.061g), 탈이온수 15mL를 넣고 교반 혼합하였다. 온도가 실온으로 냉각되면 Na2 MoO4 ·2H2 용액에 O(0.24g) 및 탈이온수(10mL)를 첨가하고 잘 혼합하고 pH를 3으로 유지하였다. 여과하여 청색 침전물 Cu-POM을 얻었다. 셋째, 50 mg POMs 분말과 5 mg AgZnO 하이브리드 나노 입자를 5 mL 물과 5 mL 에탄올이 들어있는 비이커에 첨가하고 초음파 처리하여 균일 한 액체를 얻음으로써 반응물의 혼합물을 얻었다. 이 공정은 AgZnO 하이브리드 나노입자와 Cu-POM을 결합하여 나노구조를 형성합니다. 마지막으로 샘플을 건조하여 광촉매 및 흡착 효과를 모두 갖는 이중 기능 AgZnO/POMs 나노복합체를 얻었다.
수용액에서 BM의 제거 효율을 분석하여 제거 활성을 조사하였다. 제거 실험 연구에서는 36W UV 램프(네덜란드 필립스, 주로 365nm 방출)와 500W Xenon 램프를 광원으로 사용했습니다. 염료를 물에 녹여 15 mg/L BM 수용액을 제조하였다(실온조건, pH =6.3). 실험을 위해 5mg의 나노복합체를 40mL(15mg/L) BM 용액에 첨가했습니다. 용액을 실온에서 자기 교반하였다. 다른 시간 간격으로 약 5mL의 용액을 제거하고 3분 동안 원심분리했습니다. 최대 파장 545nm에서 BM의 흡수 피크 강도를 UV-Vis 분광 광도계로 분석했습니다.
통계적 분석은 최소한 3번의 독립적인 실험에서 얻은 결과의 수단으로 작성되었습니다. 모든 데이터는 평균 ± 표준 편차로 표시되었으며 일원 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 통계적으로 비교되었습니다. p 0.05 미만의 값은 통계적으로 유의한 것으로 간주되었습니다.
광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 입도 분포와 형태를 TEM과 SEM으로 분석하였다. 그림 1a에서 AgZnO/POMs 나노복합체는 덩어리가 없는 균일한 입자 크기입니다. AgZnO/POMs 나노복합체의 TEM 현미경 사진을 측정하여 입자 크기 분포의 히스토그램을 얻었다. AgZnO/POMs 나노복합체의 평균 입자 크기는 약 19.5nm로 가우스 분포와 일치했습니다. 그림 1b는 AgZnO/POM의 고해상도 투과 전자 현미경(HRTEM) 이미지를 보여줍니다. 명백하게, 나노복합체는 1.44Å의 간격이 Ag(220) 평면에 해당하고 2.47Å의 간격이 ZnO(101) 평면에 할당되는 매우 규칙적인 격자로 분포되어 있습니다. 파란색 점선과 녹색 점선 사이에 약 1nm의 간격이 POM으로 분포될 수 있습니다[27]. 요소 매핑(그림 1c–k)은 AgZnO/POMs 나노복합체에서 P, O, Ag, Cu, Mo, N, C 및 Zn의 분포를 확인하고 AgZnO와 POM이 AgZnO/POMs 나노복합체에 동시에 존재함을 보여주었습니다. 결과는 광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 형성을 확인했습니다.
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아 TEM 현미경 사진과 그림은 AgZnO/POMs 나노복합체의 입자 크기 히스토그램을 보여줍니다. b 단일 AgZnO/POM의 HRTEM, c STEM 현미경 사진 및 d –k AgZnO/POMs 나노복합체의 해당 원소 매핑
제조된 광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 구조를 XRD로 분석하였다. 그림 2c에서 38.2°, 44.4°, 64.6° 및 77.4°에서 AgZnO 하이브리드 나노입자의 보라색 컬럼 다이어그램으로 표시된 회절 피크는 Ag의 특성 피크(JCPDS No. 04-0783)에 해당합니다. 31.7°, 34.5°, 36.5°, 47.6°, 56.7°, 62.8° 및 67.7°에서 파란색 컬럼 다이어그램으로 표시된 피크는 ZnO(JCPDS No. 36-1451) 특성 회절 피크에 해당합니다. 그림 2b의 8.7°–30.7°에서 피크는 POM의 회절 피크입니다[19]. 광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체(그림 2a)의 회절 패턴에서 POM(그림 2b)과 AgZnO 하이브리드 나노입자(그림 2c)의 회절 피크가 동시에 다시 나타납니다. 그 결과 AgZnO/POMs 나노복합체의 형성이 확인되었습니다.
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a의 XRD 패턴 AgZnO/POM 나노복합체, b POM, c AgZnO 하이브리드 나노입자(보라색 및 파란색 컬럼 차트는 각각 Ag 및 ZnO 라벨이 붙은 카드의 컬럼 다이어그램임)
AgZnO/POM 나노복합체, POM 및 AgZnO 하이브리드 나노입자의 FTIR 스펙트럼은 그림 3a-c에 나와 있습니다. 그림 3a와 같이 3370cm −1 에서 진동 피크 H2에 의해 발생합니다. O 수소 결합. 1680~1133cm 간격에 나타나는 진동 피크 −1 리간드 2-pyridinecarboxamide에 기인합니다. P-O 결합의 신축 진동은 1120–1008cm −1 범위에서 나타납니다. [28, 29]. 905cm −1 에서 진동 피크 및 662cm −1 ν에 귀속됨 (Mo–O브리징 ) 본드와 ν (Mo–O터미널 ) 본드 [29]. POM의 특징적인 흡수 피크는 광촉매 흡착제 AgZnO/POM 나노복합체의 지도에 나타납니다. 그림 3c에서 512cm -1 에서 강한 흡수 Zn-O 결합의 진동을 명확하게 반영하고 해당 피크도 그림 3b에 나타납니다[30]. 위의 특징적인 흡수 피크는 광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 FTIR 스펙트럼에도 존재하며(그림 3b), 나노복합체가 합성되었음을 확인시켜줍니다.
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a의 FTIR 스펙트럼 POM, b AgZnO/POMs 나노복합체 및 c AgZnO 하이브리드 나노 입자
그림 4에서 XPS 스펙트럼은 C1(284.8eV)을 사용하여 보정되었습니다. XPS의 전체 스펙트럼에서 C, O, N, P, Zn, Mo, Cu 및 Ag의 피크를 관찰할 수 있습니다(그림 4a). 그림 4b에서 AgZnO/POMs 나노복합체는 Zn 2p의 주요 영역에 해당하는 약 1022eV 및 1045eV에서 결합 에너지의 두 피크를 보여줍니다. 3/2 및 Zn 2p 1/2 [31]. 첫 번째 피크는 Zn 2+ 에 기인합니다. 무산소 산화아연의 이온 [32]. 367.2eV 및 373.2eV의 피크(그림 4c)는 Ag 3d5/2에 해당합니다. 및 3d3/2 금속 Ag의 상태. 벌크 은(각각 약 368.2eV 및 374.2eV)과 비교하여 Ag 3d 상태의 피크는 Ag와 ZnO 사이의 접촉에 기인하는 AgZnO 하이브리드 나노입자의 더 낮은 값으로 크게 전달됩니다[33]. 그림 4d는 Cu 2p3/2의 에너지 영역에 있는 934.9eV 및 954.7eV의 피크를 보여줍니다. 및 Cu 2p1/2 Cu 2+ 에 귀속됨 , Cu가 주로 Cu 2+ 형태로 존재함을 나타냅니다. [34, 35]. 그림 4e는 P 2p의 P–O 피크에 해당하는 133.2 및 134.1eV의 피크를 보여줍니다. 3/2 및 P 2p 1/2 , 각각 [36]. 그림 4f에서 Mo 3d의 주요 영역에 해당하는 235.8 및 232.3 eV의 피크를 보여줍니다. 3/2 그리고 3월일 5/2 , 각각 Mo의 원자가가 주로 Mo 6+ 임을 나타냅니다. [37]. 분석 결과 AgZnO/POM 나노복합체에는 AgZnO와 POM이 포함되어 있습니다.
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AgZnO/POMs 나노복합체 a의 XPS 스펙트럼 전체 스펙트럼, b Zn 2p 지도, c Ag 3d 지도, d Cu 2p 지도, e P 2p 지도, f 월 3일 지도
수용액에서 광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 UV-Vis 흡수 스펙트럼은 그림 5에 나와 있습니다. AgZnO/POMs 나노복합체는 각각 209nm, 260nm, 365nm 및 380-420nm에서 4개의 흡수 밴드를 가지고 있습니다. 365nm에서 흡수 밴드는 ZnO의 특징적인 흡수 밴드입니다[21]. 380–420 nm에서의 흡수는 ZnO와 Ag의 혼성화 및 Ag와 ZnO 사이의 계면 전자 상호작용을 나타냅니다[38]. 209nm 및 260nm의 흡수 밴드는 O터미널의 전자 이동으로 인해 POM에 기인합니다. → Mo 및 O브리징 → POM의 Mo [19]. 결과는 AgZnO/POMs 나노복합체가 우수한 광학적 특성을 가짐을 보여줍니다.
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광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 UV-Vis 흡수 스펙트럼
광촉매-흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체의 고체 형광 방출 스펙트럼은 각각 241 nm(그림 6a) 및 380 nm(그림 6b)의 여기 파장에서 검출되었습니다. 그림 6a에서 볼 수 있듯이 AgZnO/POM 나노복합체는 393nm에서 방출 피크를 가지며, 이는 POM의 393nm에서 고체 형광 방출 피크에 해당합니다[39]. 그림 6b의 AgZnO/POM 나노복합체는 각각 AgZnO 하이브리드 나노입자의 방출 피크에 해당하는 465 nm, 489 nm 및 596 nm에서 3개의 방출 피크를 보여줍니다. 465nm 및 489nm에서 청색광 방출 피크는 일반적으로 ZnO의 광 생성 정공과 나노복합체가 차지하는 산소 결손으로 인해 발생합니다[40]. 약 596nm에서 방출은 일반적으로 ZnO의 깊은 결함층에서 전자와 가전자대 정공의 재결합으로 인해 발생하는 것으로 생각됩니다[41]. 결과는 AgZnO/POMs 나노복합체가 우수한 광학적 특성을 가짐을 보여줍니다.
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아 여기 파장이 λ인 POM 및 AgZnO/POM의 고체 PL 방출 스펙트럼 예 =241nm, b 여기 파장이 λ인 AgZnO 및 AgZnO/POM의 고체 PL 방출 스펙트럼 예 =380nm
AgZnO/POMs 나노복합체의 흡착 및 광촉매 활성은 수용액에서 BM을 제거하여 연구하였다. BM 제거 실험에서 AgZnO/POM의 양과 BM의 농도는 매우 중요한 매개변수입니다. 일련의 최적화 실험을 통해 가장 적합한 AgZnO/POMs 용량과 BM 농도는 각각 5mg 및 15mg/L입니다(추가 파일 1:그림 S1). 그림 7a는 다른 간격으로 AgZnO/POMs 나노복합체를 포함하는 BM 용액의 UV-Vis 흡수 스펙트럼입니다. 그림 7b는 (1) POM, (2) AgZnO 및 (3) AgZnO/POMs 나노복합체의 존재하에 BM을 제거하기 위한 비교 연구를 보여줍니다. 여기서 세로축은 C/C0입니다. , 여기서 C는 서로 다른 시간 간격에서 해당하는 BM 농도이고 C0 BM의 원래 농도입니다. 도 7a 및 b와 결합하여 BM의 흡수 피크 강도는 0-30분에서 점차 감소하고 어두운 곳에서 교반하면서 흡착 평형에 도달하기 위해 30-50분에서 변하지 않고 유지되다가 50분 후에는 감소함을 관찰할 수 있습니다. UV 광 조사의 증가와 함께 AgZnO/POMs 나노복합체의 흡착 및 광촉매 활성을 나타냅니다. 광촉매-흡착 시너지 효과를 검증하기 위해 AgZnO/POMs, POMs, AgZnO 5 mg을 사용하여 수용액에서 BM을 제거하는 실험을 하였다. 제거율은 각각 94.13% ± 0.61, 55.27% ± 0.83, 73.77% ± 1.17이었다. BM의 제거율은 광촉매 흡착제 AgZnO/POM에 비해 POM 흡착제 또는 AgZnO 광촉매만 사용했을 때 크게 감소했습니다(그림 7b). 이것은 주로 AgZnO와 POM의 시너지 효과 때문이며, 시너지 효과는 두 가지 측면으로 나눌 수 있습니다. (1) AgZnO/POM 코어-쉘 구조에서 쉘 층(POM)은 BM 분자를 매우 쉽게 흡착할 수 있습니다. 흡착된 BM 분자는 코어(AgZnO) 주위에 국한되어 있어 다음 광촉매 분해에 도움이 됩니다. (2) POM의 산소가 풍부한 구조는 광생성된 e의 재조합을 방지할 수 있습니다. − 그리고 h + 분리 효율을 더욱 향상시킵니다. 그림 7c는 UV 광 및 Vis 조사에서 각각 POM, AgZnO 및 AgZnO/POM 나노복합체에 의한 BM 제거의 비교 히스토그램을 보여줍니다. UV 또는 가시광선 조사에 관계없이 광촉매 흡착제 AgZnO/POM은 흡착제 POM 및 광촉매 AgZnO보다 제거 효율이 더 높습니다. BM 제거를 위한 AgZnO/POM의 제거율은 94.13% ± 0.61로, UV 광 조사에서 POM(55.27% ± 0.83) 및 AgZnO(73.77% ± 1.17)보다 훨씬 높다. 최근 보고된 BM 제거 작업과 비교하여 AgZnO/POM이 다른 경우보다 더 나은 성능을 보여줍니다(추가 파일 1:표 S1). 또한 BM을 제외하고 AgZnO/POM은 수용액에서 젠티안 바이올렛(제거율:90.30% ± 0.58) 및 메틸렌 블루(제거율:89.00% ± 1.00)도 효과적으로 제거할 수 있습니다(추가 파일 1:그림 S2).
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아 AgZnO/POMs 나노복합체를 포함하는 BM 용액의 UV-Vis 흡수 스펙트럼, b BM 제거를 위한 다양한 재료의 제거 곡선, 곡선:(1) POM, (2) AgZnO, (3) AgZnO/POM 나노복합체(실험은 세 번 반복됨), c UV 및 Vis 조사 하에서 POMs, AgZnO 및 AgZnO/POMs 나노복합체에 의한 BM 제거의 히스토그램(실험은 3회 반복됨)
N2 자동 물리/화학적 흡착 장치를 이용하여 AgZnO 나노 입자와 광촉매 흡착 AgZnO/POMs 나노복합체의 흡탈착 등온선을 측정하였다. 그림 8에서 두 샘플 모두 전형적인 유형 IV 등온선을 보여 메조포러스 구조의 존재를 나타냅니다[42]. 히스테리시스 루프의 상대 위치 및 높이 분석 결과(그림 8)에 따르면 AgZnO 나노 입자(그림 8a)의 비표면적(BET)은 28.682m 2 /g 및 AgZnO/POMs 나노복합체의 BET(그림 8b)는 33.535m 2 입니다. /G. 결과는 둘의 조합으로 얻은 AgZnO/POMs 나노복합체가 더 높은 비표면적을 가짐을 나타내며, 이는 어두운 조건에서 복합재의 향상된 흡착 성능에 해당합니다.
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아 N2 AgZnO 하이브리드 나노입자의 흡착-탈착 등온선, b N2 AgZnO/POMs 나노복합체의 흡탈착 등온선
유사 1차 및 유사 2차 운동 모델을 사용하여 AgZnO/POM 나노복합체의 실험 데이터에 적합했습니다.
$${\text{ln}}\left( {q_{e} - q_{t} } \right) ={\text{ln}}q_{e} - k_{1} t$$ (1) $ $\frac{t}{{q_{t} }} =\frac{1}{{k_{2} \left( {q_{e} } \right)^{2} }} + \frac{t} {{q_{e} }}$$ (2)(1)과 (2)에서 q 0 t에서의 흡착량 =0, q e 평형 흡착량, q t 는 시간 t에서의 흡착량입니다. , 카 1 그리고 k 2 는 각각 유사 1차 및 유사 2차 운동 속도 상수입니다.
AgZnO/POMs 나노복합체에 의한 BM 제거의 kinetic plot은 Fig. 9에, 그 결과는 Table 1에 나타내었다. 상관계수(R 2 ) 유사 2차 모델(0.9997, 0.9736)은 어두운 곳과 자외선에서 각각 유사 1차 모델(0.3471, 0.9380)보다 높았다. 또한, 오차 값을 나타내는 잔차 제곱합(SSR)이라는 또 다른 매개변수는 유사 2차 운동 모델에서 더 작습니다. 따라서 AgZnO/POMs 나노복합체에 의해 BM을 제거하는 흡착과정과 광촉매과정 모두 유사 2차 동역학을 따랐음을 알 수 있다. 결과는 AgZnO/POMs 나노복합체의 제거율이 주로 복합재의 화학적 흡착 및 전자 전달 능력에 기인한다는 것을 보여줍니다[27, 43].
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AgZnO/POMs 나노복합체에 의한 BM 제거에 대한 운동 플롯, a 그리고 b 유사 1차 역학, c 그리고 d 유사 2차 역학
BM의 제거는 두 가지 요인에 기인할 수 있습니다. 첫째, 수용액에서 BM을 흡착하기 위한 흡착제로서의 POM; 둘째, 흡착된 BM 분자는 AgZnO 광촉매를 통해 분해될 수 있습니다. 도 10에 도시된 바와 같이, BM 분자가 POM을 통해 AgZnO 주위에 흡착 및 구속될 때 AgZnO 나노입자는 UV 광에 의해 여기되고 광생성된 e − 및 구멍(h + )는 ZnO(Ag는 전자 수용체로 작용)에 의해 생성됩니다. 또한 POM의 산소가 풍부한 구조는 광 생성된 e − 그리고 h + 따라서 분리 효율을 더욱 향상시킵니다. 사진 생성 e − 화학 흡착된 산소 분자와 반응하여 슈퍼옥사이드 라디칼을 형성할 수 있습니다(˙O2 - ). 동시에 h + ZnO의 원자가 밴드에서 하이드록실 그룹과 반응하여 하이드록실 라디칼(˙OH)을 형성합니다. 아 + , ˙OH 및 ˙O2 - 광촉매 과정에서 생성되는 물질은 BM의 분해에 중요한 물질이다[19, 27, 44]. 이렇게 생성된 중간체는 반응성이 높으며(즉, 강한 산화) BM 염료를 CO2로 산화시키는 능력이 있습니다. , H2 O 및 일부 해당 단순 화합물. 결과적으로 AgZnO/POMs 나노복합체의 제거율은 AgZnO와 POMs를 전체 나노공학으로 결합함으로써 크게 향상됩니다. 광촉매 흡착제 AgZnO/POMs 나노복합체는 특히 BM의 경우 수질 오염으로부터 방향족 유기 염료를 효율적으로 제거할 수 있는 새로운 유형의 염료 제거제가 될 것으로 예상됩니다. 또한, 자유 라디칼의 생성을 추가로 증명하기 위해 활성 산소종(ROS) 스캐빈저를 사용하여 광촉매 과정에서 ROS를 제거했습니다. 1,4-벤조퀴논(BQ)과 이소프로판올(IPA)은 자유 라디칼 제거제입니다. BQ와 IPA는 O2를 빠르게 소거할 수 있습니다. - 라디칼 및 ˙OH 라디칼 [45, 46]. 활성산소 제거제(BQ 및 IPA)를 BM 제거 실험에 추가하면 BM 제거율이 크게 감소합니다. BQ + AgZnO/POM의 경우 BM의 제거율은 94.13% ± 0.61에서 52.17% ± 6로 떨어집니다. IPA + AgZnO/POM의 경우 BM 제거율은 94.13% ± 0.61에서 57.70% ± 0.70으로 떨어집니다. 이러한 결과는 주요 활성 물질(˙OH 및 ˙O2 - )은 AgZnO/POMs 나노복합체에서 BM을 제거하는 과정에서 생성될 수 있습니다(추가 파일 1:그림 S3).
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AgZnO/POMs 나노복합체에 의한 BM 제거의 개략도
BM 제거를 위한 나노복합체의 재현성을 조사하기 위해 AgZnO/POMs 나노복합체를 수집하고 세척했습니다. 수집된 나노복합체는 동일한 반응 조건에서 5번의 반복 실험을 통해 BM을 제거하는 데 사용되었습니다. 도 11a에 도시된 바와 같이, AgZnO/POMs 나노복합체에서 BM의 제거율은 5회 사이클 후 7.33%(94.13% ± 0.61에서 86.80% ± 1.58로) 감소했으며, 약간의 감소는 AgZnO/POM의 손실에 해당할 수 있습니다. 세척 중 나노복합체(AgZnO/POM의 평균 회수율은 96.3%). 그림 11b는 BM 제거 전후의 AgZnO/POMs 나노복합체의 FTIR 스펙트럼이 유사함을 보여줍니다. 나노복합체는 우수한 안정성과 가벼운 저항 부식성을 가지고 있음을 증명할 수 있었다(Scheme 1).
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아 5주기 동안 재활용 제거 BM의 히스토그램(각 주기 실험은 3회 반복됨), b 5 사이클 전후의 AgZnO/POMs 나노복합체의 FTIR 스펙트럼 비교
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AgZnO/POMs 나노복합체의 합성 다이어그램
In conclusion, the photocatalytic-adsorbent AgZnO/POMs nanocomposites were synthesized by combining AgZnO hybrid nanoparticles and POMs. The TEM and HRTEM showed that AgZnO/POMs nanocomposites were uniform with narrow particle size distribution and without agglomeration. The bifunctional photocatalytic-adsorbent AgZnO/POMs nanocomposites could effectively remove refractory BM from aqueous solution with removal efficiency of 94.13% ± 0.61 by adsorption and photocatalysis. The adsorption process and the photocatalytic process of AgZnO/POMs nanocomposites for removing BM followed the pseudo-second-order kinetics. The removal efficiency of AgZnO/POMs nanocomposites was found to be almost unchanged after 5 cycles of use, demonstrating that the nanocomposites have well stability in BM in aqueous solution. The FTIR spectra of AgZnO/POMs nanocomposites before and after BM removal are almost no change, further indicating the stability of nanocomposites. The bifunctional photocatalytic-adsorbent AgZnO/POMs nanocomposites have potential applications in the treatment of refractory organic dye wastewater containing triphenylmethane.
Data sharing is not applicable to this article as no datasets were generated or analyzed during the current study.
AgZnO/polyoxometalates
Polyoxometalates
C6 H6 N2 O
Basic magenta
Silver acetate
Zinc(II) acetylacetonate
Triblock copolymer poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)
[Cu(L)2 (H2 O)2 ]H2 [Cu(L)2 P2 Mo5 O23 ]·4H2 O
Transmission electron microscopy
High-resolution transmission electron microscopy
Scanning electron microscope
X-ray powder diffraction
Fourier transform infrared
X-ray photoelectron spectra
Ultraviolet–visible spectra
Photoluminescence spectra
Specific surface area
Correlation coefficient
Residual sum of squares
1, 4-Benzoquinone
Isopropanol
나노물질
초록 종양 특이적 억제제의 전달은 암 치료의 도전입니다. 항체로 변형된 나노입자는 로딩된 약물을 특정 종양 관련 항원을 과발현하는 종양 세포에 전달할 수 있습니다. 여기에서 우리는 간세포 암종에서 과발현되는 막 단백질인 글리피칸-3(GPC3 +)에 대한 항체 hGC33으로 변형된 소라페닙이 로딩된 폴리에틸렌 글리콜-b-PLGA 고분자 나노입자를 구성했습니다. 우리는 hGC33 변형 NP(hGC33-SFB-NP)가 GPC3+를 표적으로 한다는 것을 발견했습니다. 간세포암종(HCC) 세포는 HCC 세포 표면의 GPC3에 특이적으로 결
초록 다층(ML) 및 소수층(FL) Ti3 C2 Tx 나노시트는 일반적인 에칭 및 박리 절차를 통해 준비되었습니다. 다양한 특성을 통해 ML-Ti3의 주요 터미널 그룹이 C2 Tx 및 FL-Ti3 C2 Tx O 관련 및 하이드록실 그룹에 각각 할당된 다릅니다. 지배적인 단자의 이러한 편차는 다른 물리적 및 화학적 성능을 초래하고 결국 나노시트가 다른 잠재적인 응용을 갖도록 합니다. 특히 Ag 나노입자와 결합하기 전에 ML-Ti3 C2 Tx 더 강한 근거리 향상 효과를 나타낼 수 있습니다. 그러나 Ag/FL-Ti3 C2 Tx 하이브
