Preview

Вестник НЯЦ РК

Расширенный поиск

КОМПОЗИТ НА ОСНОВЕ ПОРИСТОГО ТРЕХМЕРНОГО КРИОГЕЛЯ, MXENE И НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ МЕТИЛЕНОВОГО СИНЕГО (МС) ИЗ ВОДЫ

https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-4-101-108

Полный текст:

Аннотация

В этом исследовании мы сообщаем о новом композите на основе пористого трехмерного криогеля и Ti3C2Tx Mxene нанолистов, а также наночастиц Ag (MXene/Ag/4VP-MAAc), который был получен методом самосборки и применен для удаления метилен синего (МС) с синергизмом адсорбции и фотокаталитической деградации. Синергический эффект для полученных композитов по отношению к удалению МС связан с отличной адсорбционной способностью криогеля и фотокаталитической активностью MXene/Ag. Проведенные исследования показали, что MXene улучшают не только процесс адсорбции за счет наличия многочисленных функциональных групп, но и фотокаталитическое разложение МС благодаря своей высокой электрической проводимости. Кроме того, включение наночастиц Ag улучшает способность поглощения света, который возбуждает поверхностные электроны наночастиц Ag за счет эффекта поверхностного плазмонного резонанса. В целом, полученные результаты свидетельствуют о том, что синергетический эффект адсорбции-фотокатализа является эффективным способом удаления органического красителя из воды.

Об авторах

А. Нуршарип
Национальная лаборатория Астана, Назарбаев Университет
Казахстан

Нур-Султан



Г. К. Мегбену
Школа инженерии и цифровых наук, Назарбаев Университет
Казахстан

Нур-Султан



А. Сатаева
Национальная лаборатория Астана, Назарбаев Университет
Казахстан

Нур-Султан



Ч. Даулбаев
Национальная лаборатория Астана, Назарбаев Университет; Институт ядерной физики
Казахстан

Нур-Султан

Алматы



А. Байменов
Национальная лаборатория Астана, Назарбаев Университет
Казахстан

Нур-Султан



Список литературы

1. Briffa J., Sinagra E., and Blundell R. Heavy metal pollution in the environment and their toxicological effects on humans // Heliyon, Vol. 6, No. 9, P. e04691, 2020, https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04691.

2. Xie H. [et al.] Recent advances in the fabrication of 2D metal oxides // iScience, Vol. 25, No. 1, P. 103598, Jan. 2022, https://doi.org/10.1016/J.ISCI.2021.103598.

3. Aiman N., Gulnaz S., and Alena M. The characteristics of pollution in the big industrial cities of Kazakhstan by the example of Almaty // J. Environ. Heal. Sci. Eng., Vol. 16, No. 1, PP. 81–88, 2018, https://doi.org/10.1007/s40201-018-0299-1.

4. Chang C. [et al.] Recent Progress on Two-Dimensional Materials // Acta Phys. Chim. Sin., Vol. 37, P. 2108017, Nov. 2021, https://doi.org/10.3866/PKU.WHXB202108017.

5. Das P. and Wu Z.-S. {MXene} for energy storage: present status and future perspectives // J. Phys. Energy, Vol. 2, No. 3, P. 32004, 2020, https://doi.org/10.1088/2515-7655/ab9b1d.

6. Huang J., Li Z., Mao Y., and Li Z. Progress and biomedical applications of MXenes // Nano Sel., Vol. 2, No. 8, PP. 1480–1508, Aug. 2021, https://doi.org/10.1002/NANO.202000309.

7. Uzun S. [et al.] Highly conductive and scalable Ti3C2Txcoated fabrics for efficient electromagnetic interference shielding // Carbon N. Y., Vol. 174, PP. 382–389, 2021, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.12.021.

8. Li N. [et al.] MXenes: An Emerging Platform for Wearable Electronics and Looking Beyond // Matter, Vol. 4, No. 2, PP. 377–407, 2021, https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.10.024.

9. Zhang C., Cui L., Abdolhosseinzadeh S., and Heier J. Two-dimensional MXenes for lithium-sulfur batteries // InfoMat, Vol. 2, No. 4, PP. 613–638, 2020, https://doi.org/10.1002/inf2.12080.

10. Yuan M., Zhou M., and Fu H., Synergistic microstructure of sandwich-like NiFe2O4@SiO2@MXene nanocomposites for enhancement of microwave absorption in the whole Ku-band // Compos. Part B Eng., Vol. 224, P. 109178, 2021, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109178.

11. Zhang P. [et al.] Cross-linking to prepare composite graphene oxide-framework membranes with high-flux for dyes and heavy metal ions removal // Chem. Eng. J., Vol. 322, PP. 657–666, 2017, https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.04.068.

12. Han R. and Wu P. High-performance graphene oxide nanofiltration membrane with continuous nanochannels prepared by the in-situ oxidation of MXene // J. Mater. Chem. A, Vol. 7, No. 11, PP. 6475–6481, Mar. 2019, https://doi.org/10.1039/C9TA00137A.

13. Ma J. [et al.] Comparative Study of Graphene Hydrogels and Aerogels Reveals the Important Role of Buried Water in Pollutant Adsorption // Environ. Sci. Technol., Vol. 51, No. 21, PP. 12283–12292, Nov. 2017, https://doi.org/10.1021/ACS.EST.7B02227/SUPPL_FILE/ES7B02227_SI_001.PDF.

14. Zhang Y. Z. [et al.] MXene hydrogels: Fundamentals and applications // Chem. Soc. Rev., Vol. 49, No. 20, PP. 7229–7251, 2020, https://doi.org/10.1039/d0cs00022a.

15. Türkmen D., Bakhshpour M., Akgönüllü S., Aşır S., and Denizli A. Heavy Metal Ions Removal From Wastewater Using Cryogels: A Review // Front. Sustain., Vol. 0, P. 7, Mar. 2022, https://doi.org/10.3389/FRSUS.2022.765592.

16. Hao L., Zhang H., Wu X., Zhang J., Wang J., and Li Y. Novel thin-film nanocomposite membranes filled with multi-functional Ti3C2Tx nanosheets for task-specific solvent transport // Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., Vol. 100, PP. 139–149, 2017, https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2017.05.003.

17. Zhang G., Song A., Duan Y., and Zheng S. Enhanced photocatalytic activity of TiO2/zeolite composite for abatement of pollutants // Microporous Mesoporous Mater., Vol. 255, PP. 61–68, 2018, https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2017.07.028.

18. Shahzad A. [et al.] MXsorption of mercury: Exceptional reductive behavior of titanium carbide/carbonitride MXenes // Environ. Res., Vol. 205, P. 112532, 2022, https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.112532.

19. Dele-Afolabi T. [et al.] Processing Techniques and Application Areas of MXene-Reinforced Nanocomposites // in Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, 2021.

20. Peng Y.-H., Kashale A. A., Lai Y., Hsu F.-C., and Chen I.-W. P. Exfoliation of 2D materials by saponin in water: Aerogel adsorption / photodegradation organic dye // Chemosphere, Vol. 274, P. 129795, 2021, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.129795.

21. Ferrara C., Gentile A., Marchionna S., and Ruffo R. Ti3C2Tx MXene compounds for electrochemical energy storage // Curr. Opin. Electrochem., Vol. 29, P. 100764, 2021, https://doi.org/10.1016/j.coelec.2021.100764.

22. Izzo F., Germinario C., Grifa C., Langella A., and Mercurio M. External reflectance FTIR dataset (4000– 400 cm−1) for the identification of relevant mineralogical phases forming Cultural Heritage materials // Infrared Phys. Technol., Vol. 106, P. 103266, 2020, https://doi.org/10.1016/j.infrared.2020.103266.

23. Lim G. P., Soon C. F., Morsin M., Ahmad M. K., Nayan N., and Tee K. S. Synthesis, characterization and antifungal property of Ti3C2Tx MXene nanosheets // Ceram. Int., Vol. 46, No. 12, PP. 20306–20312, 2020, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.05.118.

24. Yüksel B., Şen N., Ögünç G. I., and Erdoğan A. Elemental profiling of toxic and modern primers using ICP-MS, SEM-EDS, and XPS: an application in firearm discharge residue investigation // Aust. J. Forensic Sci., PP. 1–18, Feb. 2022, https://doi.org/10.1080/00450618.2022. 2043436.

25. Determination of Secondary Structure in Proteins by FTIR Spectroscopy. – JenaLib. – http://jenalib.leibniz-fli.de/Img LibDoc/ftir/IMAGE_FTIR.html (accessed Aug. 28, 2022).

26. El-Sakhawy M., Kamel S., Salama A., and Sarhan H.-A. Preparation and infrared study of cellulose based amphiphilic materials // Jan. 2018.

27. The Change of Concentration with Time (Integrated Rate Laws) – Chemistry LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_Chemistry_-_The_Central_Science_(Brown_et_al.)/14%3A_Chemical_Kinetics/14.04%3A_The_Change_of_Concentration_with_Time_(Integrated_Rate_Laws) (accessed Aug. 28, 2022).

28. Ren J. [et al.] Enhanced adsorption performance of alginate/MXene/CoFe2O4 for antibiotic and heavy metal under rotating magnetic field // Chemosphere, Vol. 284, P. 131284, 2021, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131284.

29. Zeng X., Wang Y., He X., Liu C., Wang X., and Wang X. Enhanced removal of Cr(VI) by reductive sorption with surface-modified Ti3C2Tx MXene nanocomposites // J. Environ. Chem. Eng., Vol. 9, No. 5, P. 106203, 2021, https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.106203.

30. Singha D., Sahu D. K., and Sahu K. Coupling of Molecular Transition with the Surface Plasmon Resonance of Silver Nanoparticles inside the Restricted Environment of Reverse Micelles // ACS omega, Vol. 2, No. 9, PP. 5494– 5503, Sep. 2017, https://doi.org/10.1021/acsomega.7b00902.

31. Al-Shehri A. S., Zaheer Z., Alsudairi A. M., Kosa and S. A. Photo-oxidative Decolorization of Brilliant Blue with AgNPs as an Activator in the Presence of K2S2O8 and NaBH4 // ACS Omega, Vol. 6, No. 41, PP. 27510–27526, Oct. 2021, https://doi.org/10.1021/acsomega.1c04501.

32. Lee S. H., Jo J. S., Park J. H., Lee S. W., and Jang J. W. A hot-electron-triggered catalytic oxidation reaction of plasmonic silver nanoparticles evidenced by surface potential mapping // J. Mater. Chem. A, Vol. 6, No. 42, PP. 20939–20946, Oct. 2018, https://doi.org/10.1039/C8TA07179A.


Рецензия

Для цитирования:


Нуршарип А., Мегбену Г.К., Сатаева А., Даулбаев Ч., Байменов А. КОМПОЗИТ НА ОСНОВЕ ПОРИСТОГО ТРЕХМЕРНОГО КРИОГЕЛЯ, MXENE И НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ МЕТИЛЕНОВОГО СИНЕГО (МС) ИЗ ВОДЫ. Вестник НЯЦ РК. 2022;(4):101-108. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-4-101-108

For citation:


Nursharip A., Megbenu H.K., Sataeva A., Daulbaev C., Baimenov A. COMPOSITE BASED ON POROUS THREE-DIMENSIONAL CRYOGEL, MXENE AND SILVER NANOPARTICLES FOR REMOVING METHYLENE BLUE (MB) FROM WATER. NNC RK Bulletin. 2022;(4):101-108. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2022-4-101-108

Просмотров: 182


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7516 (Print)
ISSN 1729-7885 (Online)