環境汚染物質の除去におけるナノダイヤモンド複合材料の役割

2021-08-16 14:03:04 57

キーワードナノメートル、ダイヤモンド| 2019-10-11 09：57：18 |ソース中国超硬材料ネット

アブストラクト美しさの中心、誰もがそれを持っています。現代社会には色とりどりの服や色とりどりの服がたくさんあり、これらの色とりどりの服はあらゆる染料と切り離せません。現在、染料は繊維、紙、皮革の製造業で重要な役割を果たしています。毎年、世界が生まれます...

みんなの美しさの心。現代社会には色とりどりの服や色とりどりの服がたくさんあり、これらの色とりどりの服はあらゆる染料と切り離せません。現在、染料は繊維、紙、皮革の製造業において極めて重要な役割を果たしており、世界中で毎年約160万トンの染料を生産しています。しかし、染料を使用する過程で、染料の大部分が廃棄物として失われ、大きな水質汚染を引き起こします。一部の染料でさえ毒性が高く、人の健康に深刻な脅威をもたらします。したがって、染料技術に加えて効率的な工業廃水の開発がますます重要になっています。

多くの染料除去技術の中で、吸着技術は、その簡単な操作、低コスト、優れた設計性により、最も有望で効果的な技術の1つになっています。吸着技術の場合、適切な吸着剤を選択することが吸着技術の有効性の鍵となります。

The role of nano-diamond composites in removing environmental pollutants

この記事の目次

（出典：JMol。Liq。）

ナノダイヤモンド（ND）は、少量、大きな比表面積、低コストなどの優れた特性を備えた新しいタイプのカーボンナノ材料です。これらの特性により、NDはさまざまな試薬で簡単に変更でき、吸着プロセスに十分な活性部位を提供するため、環境処理で最も有望な吸着剤の1つと見なされています。

これに基づいて、南昌大学化学部のZhangXiaoyong教授と清華大学化学科のYanYan教授は、イオン液体（IL）3-n-ヘキサデシル-1-ビニルイミダゾリウムブロミド（[C16VIm +] [Br- ]）イオン液体で修飾されたND複合材料であるセックスモノマーND @ ILは、マイケル付加反応によって設計され、アゾ染料の効率的な吸着に使用されました。回路図を図1に示します。

The role of nano-diamond composites in removing environmental pollutants

図1.ND @ILコンポジットの準備の概略図

（出典：JMol。Liq。）

研究者らは、NMR、FTIR、およびその他の特性評価によって、（3-アミノプロピル）トリエトキシシラン（APTES）とイオン液体[C16VIm +] [Br-]が2段階反応によってNDにグラフトされたことを最初に確認しました。そして、ND @IL複合材料を準備しました。図2に示すように、その後、さまざまな温度での重量損失率を熱重量分析で分析し、複合材料の調製が成功したことをさらに確認しました。

Diamond Tools manufacture

図2.ND、ND-NH2、ND @IL複合材料の赤外線および熱重量分析

（出典：JMol。Liq。）

上記の特性評価に加えて、研究者は、図3および4に示すように、TEM、EDS分光法、およびXPSテストによって、形態および元素変化からのグラフト化前後の材料の変化を観察できます。

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図3.グラフト化前後のTEM画像とグラフト化後のEDSスペクトル

（出典：JMol。Liq。）

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図4.グラフト化前後の材料のXPSスペクトル

（出典：JMol。Liq。）

材料の準備は、実際の染料吸着システムに適用することを目的としています。実際の染料汚染の制御と処理では、吸着平衡時間は、吸着剤の実現可能性と効率を予測する上で重要な要素です。研究者らは、アゾ染料の代表としてコンゴーレッド（CR）を使用して、CRに対するND @ILの吸着速度と吸着容量を研究しました。図5に示すように、ND @ IL複合材料に吸着されたCRの量は、最初の5分間で急速に増加し、39分で226.4 mgg-1の量に達しました。 IL修飾なしのND材料の吸着容量は、49分でわずか61.1 mg g-1に達しました。これは、未修飾ND材料の表面の小さな吸着サイトに起因していました。

The role of nano-diamond composites in removing environmental pollutants

図5.CRに対するND @ ILの吸着速度と吸着容量曲線

（出典：JMol。Liq。）

その後、研究者らは、吸着等温線、最適な吸着温度、および吸着剤のリサイクル性能に関する詳細な研究も実施しました。スペースには限りがあり、興味のある読者はクリックして原文を読むことができます。

要約すると、この論文は、マイケル付加反応によって修飾されたイオン液体とナノダイヤモンドに基づく新しい吸着複合材料-ND @ILを報告します。疎水性アルキル鎖とイオンブロックの導入により、ND @ IL複合材料は、着色溶液中のアゾ染料コンゴーレッドを除去するための高効率吸着剤として使用できます。この作業は、NDベースの複合材料の環境吸着アプリケーションへの新しいアプローチを提供します。

元のリンク：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167732219351086

原作者：

GU Ang yang、hong also Huang、Jun and Chen、def UG、Fe ng set Eden G、Q i Ang Huang、yuan please wen、me i should l IU、ξAOusesZhang Andy en Wei

DOI: 10.1016/j.molliq.2019.111874

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