绿色原位制备新型石墨烯包覆乙基纤维素亚微球胶囊及其在Cr (VI)去除中的有效应用

摘要

本文报道了一种完全绿色的石墨烯包覆乙基纤维素亚微球胶囊的制备方法。石墨烯的制备是通过在乙醇介质中使用乙基纤维素超声辅助石墨剥离来完成的。从XRD图中可以看出,溶剂热处理下乙基纤维素与石墨烯的边缘功能化可能是石墨烯包裹乙基纤维素胶囊的驱动力,这些胶囊是在向稳定石墨烯分散体中加入过量水时形成的。采用各种表征技术对材料的形貌和结构进行了分析,发现新型纳米复合材料可以有效地用于去除水溶液中的Cr (VI),在酸性pH中观察到最大的吸附,表明静电吸附占优势。平衡数据更符合Langmuir等温线而不是Freundlich等温线。

图形抽象

采用绿色一锅法制备了石墨烯包裹的乙基纤维素亚微球胶囊,可有效去除Cr (VI)。

这是订阅内容的预览,通过你的机构访问

图1
图2
图3
图4

数据可用性

所有与手稿相关的数据将在需要时提供给读者和审稿人。

缩写

电子商务:

乙基纤维素

走:

石墨烯氧化物

rGO:

降低石墨烯氧化物

石墨烯/ EC:

乙基纤维素亚微球胶囊包裹石墨烯

XRD:

x射线衍射

红外光谱:

傅里叶变换红外

扫描电镜:

扫描电子显微镜

透射电镜:

传输电子能谱学

参考文献

  1. Alemu A, Lemma B, Gabbiye N, Alula MT, Desta MT(2018)使用泡状玄武岩从水溶液中去除铬(VI):一种潜在的低成本废水处理系统。Heliyon 4: e00682。https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2018.e00682

    文章谷歌学者

  2. Božič M, Elschner T, Tkaučič D, Bračič M, Hribernik S, Stana Kleinschek K, Kargl R(2018)不同表面活性多糖衍生物对乳液-溶剂蒸发法制成乙基纤维素颗粒的影响。纤维素25:6901 - 6922。https://doi.org/10.1007/s10570-018-2062-2

    中科院文章谷歌学者

  3. 布罗迪公元前(1859)关于石墨的相对原子质量。菲尔译R Soc 149:249-259。https://doi.org/10.1098/rstl.1859.0013

    文章谷歌学者

  4. Brownson DAC, Kampouris DK, Banks CE(2012)石墨烯电化学:从基本概念到突出应用。Chem Soc Rev 41:6944-6976。https://doi.org/10.1039/c2cs35105f

    中科院文章谷歌学者

  5. Ciesielski A, Samorì P(2014)石墨烯超声辅助液相剥离。Chem Soc Rev 43:381-398。https://doi.org/10.1039/C3CS60217F

    中科院文章谷歌学者

  6. Djerafi R, Swanepoel A, Crampon C, Kalombo L, Labuschagne P, Badens E, Masmoudi Y(2017)超临界抗溶剂共沉淀利福平和乙基纤维素。欧洲药学杂志102:161-171。https://doi.org/10.1016/j.ejps.2017.03.016

    中科院文章谷歌学者

  7. 高辉,孙勇,周杰,徐锐,段辉(2013)基于聚多巴胺功能化石墨烯水凝胶的水净化性能研究。ACS Appl Mater Interfaces 5:425-432。https://doi.org/10.1021/am302500v

    中科院文章谷歌学者

  8. Geim AK, Novoselov KS(2007)石墨烯的兴起。Nat板牙6:183 - 191。https://doi.org/10.1038/nmat1849

    中科院文章谷歌学者

  9. Geleta WS, Alemayehu E, Lennartz B(2021)火山岩材料用于固定床柱系统中的水除氟。分子26:977。https://doi.org/10.3390/molecules26040977

    中科院文章谷歌学者

  10. (1)合成含水氧化锡吸附Cr(VI)的研究。WSA 31:597 - 602。https://doi.org/10.4314/wsa.v31i4.5150

    文章谷歌学者

  11. Guardia L, Fernández-Merino MJ, Paredes JI, Solís-Fernández P, Villar-Rodil S, Martínez-Alonso A, Tascón JMD(2011)非离子表面活性剂辅助的水分散体中原始石墨烯的高通量生产。碳49:1653 - 1662。https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.12.049

    中科院文章谷歌学者

  12. Haridas V, Yaakob Z, Renuka NK等(2021)采用绿色化学路线制备的赤铁矿/石墨烯纳米复合修饰电极选择性电化学测定对乙酰氨基酚。Mater Chem Phys 263:124379。https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124379

    中科院文章谷歌学者

  13. Hummers WS, Offeman RE(1958)氧化石墨烯的制备。J Am Chem Soc 80:1339-1339。https://doi.org/10.1021/ja01539a017

    中科院文章谷歌学者

  14. Khan SA, Riaz-ur-Rehman, Khan MA(1995)膨润土对铬(III)、铬(VI)和银(I)的吸附。浪费等15:271 - 282。https://doi.org/10.1016/0956 - 053 x (95) 00025 - u

    中科院文章谷歌学者

  15. [11]张建平,张建平,张建平,等。活性炭吸附去除水中苯酚的研究进展[j] .环境科学学报,2011,29(6):857 - 864。J危险材料189:397-403。https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.02.051

    中科院文章谷歌学者

  16. Kim T-H, Jeon EK, Ko Y, Jang BY, Kim BS, Song HK(2014)增大石墨的d-间距并极化其表面电荷以快速驱动锂离子。J Mater Chem A 2:7600-7605。https://doi.org/10.1039/C3TA15360F

    中科院文章谷歌学者

  17. 李丹,Müller MB, Gilje S, Kaner RB, Wallace GG(2008)可加工石墨烯纳米片的水相分散。Nat纳米技术3:101 - 105。https://doi.org/10.1038/nnano.2007.451

    中科院文章谷歌学者

  18. Liu J, Liu J, Tan G, Jiang J, Peng S, Deng M, Qian D, Feng Y, Liu Y(2014)基于Pd/graphene oxide纳米复合材料的高灵敏度对乙酰氨基酚传感器。Biosens Bioelectron 54:468 - 475。https://doi.org/10.1016/j.bios.2013.11.001

    中科院文章谷歌学者

  19. Liang YT, Hersam MC(2010)通过聚合物增强溶剂剥离和迭代溶剂交换获得高浓度石墨烯溶液。J Am Chem Soc 132:17661-17663。https://doi.org/10.1021/ja107661g

    中科院文章谷歌学者

  20. Malipeddi VR, Awasthi R, Dua K(2016)含酒石酸美托洛尔的乙基纤维素和聚乙二醇缓释微球的处方和评价。内科应用科学8:60-67。https://doi.org/10.1556/1646.8.2016.2.6

    文章谷歌学者

  21. Mardi S, Risi Ambrogioni M, Reale A(2020)开发基于石墨烯纳米板/乙基纤维素纳米复合材料的可打印热电材料。脱线特快7:085101。https://doi.org/10.1088/2053-1591/ababc0

    中科院文章谷歌学者

  22. McAllister MJ, Li J-L, Adamson DH等(2007)石墨氧化和热膨胀的单片功能化石墨烯。化学板牙19:4396 - 4404。https://doi.org/10.1021/cm0630800

    中科院文章谷歌学者

  23. 关键词:零价铁,铬,动力学,缓蚀,钝化氧化环境科学技术35:3948-3953。https://doi.org/10.1021/es001923x

    中科院文章谷歌学者

  24. Mondal NK, Chakraborty S(2020)石墨制备的氧化石墨烯(GO)对水溶液中Cr(VI)的吸附:平衡、动力学和热力学研究。应用水科学10:61。https://doi.org/10.1007/s13201-020-1142-2

    中科院文章谷歌学者

  25. Olad A, Nabavi R(2007)聚苯胺在水中降低有毒Cr(VI)的应用。J危险材料147:845-851。https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.01.083

    中科院文章谷歌学者

  26. Parida P, Mishra SC, Sahoo S, Behera A, Nayak BP(2016)基于乙基纤维素的硝苯地平缓释微球的开发与表征。J Pharm Anal 6:341-344。https://doi.org/10.1016/j.jpha.2014.02.001

    文章谷歌学者

  27. Pérez-Martínez JI, Morillo E, Maqueda C, Ginés JM(2001)乙基纤维素聚合物微球用于诺氟唑松的微囊化和控释。害虫防治科学57:688-694。https://doi.org/10.1002/ps.339

    文章谷歌学者

  28. Ranjan P, Agrawal S, Sinha A, Rao TR, Balakrishnan J, Thakur AD(2018)用于可扩展应用的低成本非爆炸性氧化石墨烯合成。Sci代表8:12007。https://doi.org/10.1038/s41598-018-30613-4

    中科院文章谷歌学者

  29. 用活性炭吸附去除水溶液中的Cr(VI)。Bioresour抛光工艺80:87 - 89。https://doi.org/10.1016/s0960 - 8524 (01) 00068 - 2

    中科院文章谷歌学者

  30. 温度对硅灰石界面吸附Cr(VI)的影响。胶体界面科学(英文版)https://doi.org/10.1006/jcis.2000.7232

    中科院文章谷歌学者

  31. 沙玛,翁合春(2007)利用河床砂去除水和废水中铬(VI):动力学和平衡研究。J危险材料142:449-454。https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.08.078

    中科院文章谷歌学者

  32. 关键词:聚4-苯乙烯磺酸钠,氧化石墨,石墨纳米片,水相分散J Mater Chem 16:155-158。https://doi.org/10.1039/B512799H

    中科院文章谷歌学者

  33. stainkovich S, Dikin DA, Piner r, Kohlhaas KA, Kleinhammes A, Jia Y, Wu Y, Nguyen SBT, Ruoff RS (2007) Synthesis of graphene-based nanosheets by chemical reduction of exfoliated graphene oxide.石墨烯纳米片的制备。碳45:1558 - 1565。https://doi.org/10.1016/j.carbon.2007.02.034

    中科院文章谷歌学者

  34. Staudenmaier L (1898) Verfahren zur Darstellung der Graphitsäure。Ber Dtsch Chem Ges 31:41 - 1487。https://doi.org/10.1002/cber.18980310237

    中科院文章谷歌学者

  35. [15]孙晓峰,马勇,刘学伟,王光盛,高培斌,李晓明(2010)聚乙烯亚胺功能化好氧颗粒对六价铬的吸附和解毒作用。中国环境科学,36(9):1532 - 1536。水Res 44:2517 - 2524。https://doi.org/10.1016/j.watres.2010.01.027

    中科院文章谷歌学者

  36. 孙鹏,吴敏,黄勇(2014)纤维素对石墨的干球磨剥落。纤维素21:2469 - 2478。https://doi.org/10.1007/s10570-014-0264-9

    中科院文章谷歌学者

  37. 王珊珊,易敏,沈卓,张欣,马珊(2014)添加乙醇可以有效提高水表面活性剂溶液中石墨烯的浓度。RSC副词4:25374 - 25378。https://doi.org/10.1039/C4RA03345K

    中科院文章谷歌学者

  38. 翁春华,沙玛YC,朱绍华(2008)废活化粘土对水溶液中Cr(VI)的吸附。危险材料155:65-75。https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.11.029

    中科院文章谷歌学者

  39. 4 .陈绍明,陈绍明(2019)超声乳化乙基纤维素辅助石墨剥离:在电化学乙酰丁醇传感器中的应用。Ultrason Sonochem 59:104720。https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104720

    中科院文章谷歌学者

  40. 易敏,沈卓(2015)机械剥离技术在石墨烯规模化生产中的应用研究进展。J Mater Chem A 3:11700-11715。https://doi.org/10.1039/C5TA00252D

    中科院文章谷歌学者

  41. 张丽丽,周锐,赵新生(2010)石墨烯基材料作为超级电容器电极。J Mater Chem 20:5983。https://doi.org/10.1039/c000417k

    中科院文章谷歌学者

  42. 张倩,安昌,范珊珊,石珊珊,张锐,张杰,李强,张东,胡旭,刘杰(2018)基于石墨烯/乙基纤维素纳米复合材料的挥发性有机化合物快速检测。纳米技术29:285501。https://doi.org/10.1088/1361-6528/aabf2f

    中科院文章谷歌学者

  43. 关键词:石墨烯,氧化石墨烯,合成,结构,性能正确:用于透明导体的石墨烯。beplay登入施普林格纽约,纽约,29-94页

    谷歌学者

下载参考

确认

作者感谢Sree Neelakanta政府梵语学院Pattambi和Calicut大学为开展研究工作提供了设施。印度的SAIF Kochi是公认的TEM, XRD和FTIR光谱分析。CSIF, Calicut大学是公认的FESEM-EDAX分析。Mar Athanasius学院(自治),Kothamangalam是公认的表面积分析。

资金

印度新德里的教资会向Shemeena Mullakkattuthodi提供了一个以教资会- - manf形式的研究金。

作者信息

从属关系

作者

贡献

Sumayya P K和Shemeena Mullakkattuthodi做了实验部分;Suvarna K. Subrahmanian做了实验部分和手稿编辑;Sankaran Sugunan贡献于手稿的写作和工作的讨论;和Binitha N. Narayanan做了科学贡献,实验部分,数据的解释和手稿的准备。

相应的作者

对应到Binitha n Narayanan

道德声明

的利益冲突

作者声明没有相互竞争的利益。

额外的信息

出版商的注意

beplay登入《自然》杂志对已出版的地图和附属机构的管辖权主张保持中立。

权利和权限

再版和权限

关于这篇文章

通过十字标记验证货币和真实性

引用这篇文章

Sumayya, p.k., Subrahmanian, s.k., Mullakkattuthodi, S。et al。绿色原位制备新型石墨烯包覆乙基纤维素亚微球胶囊及其在Cr (VI)去除中的有效应用。J Nanopart Res23日,104(2021)。https://doi.org/10.1007/s11051-021-05212-6

下载引用

关键字

  • 乙基纤维素
  • Submicrospherical胶囊
  • 石墨烯包装
  • 铬(VI)移除
  • 纳米复合材料