Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Industrial materials >> Наноматериалы

Наноструктуры MgO, легированные оксидом графена, для высокоэффективного разложения красителя и бактерицидного действия

Аннотация

Нанолисты оксида графена (GO) различной концентрации (0,01, 0,03 и 0,05 масс. Соотношения) легировали в наноструктуры оксида магния (MgO) с использованием метода химического осаждения. Цель состояла в том, чтобы изучить влияние концентрации допанта GO на каталитическое и антибактериальное поведение фиксированного количества MgO. Методом XRD была обнаружена кубическая фаза MgO, а его кристаллическая природа была подтверждена профилями SAED. Наличие функциональных групп и Mg-O (443 см -1 ) в области отпечатка пальца была очевидна с помощью ИК-Фурье спектроскопии. Оптические свойства регистрировали методом УФ-видимой спектроскопии с красным смещением, указывающим на уменьшение энергии запрещенной зоны с 5,0 до 4,8 эВ при легировании. Поведение электронно-дырочной рекомбинации исследовали с помощью спектроскопии фотолюминесценции (ФЛ). В спектрах комбинационного рассеяния обнаружена полоса D (1338 см -1 ) и G-диапазон (1598 см −1 ) очевиден для допинга GO. Формирование наноструктуры с кубической и шестиугольной морфологией было подтверждено с помощью ПЭМ, тогда как средний межслойный интервал d 0,23 нм был оценен с помощью HR-TEM. Существование легирующих добавок и оценка элементного состава Mg, O подтверждены с помощью метода EDS. Каталитическая активность против ципрофлоксацина метилового синего (MBCF) была значительно снижена (45%) при более высокой концентрации допанта ГО (0,05), тогда как бактерицидная активность MgO против E. coli был значительно улучшен (зона ингибирования 4,85 мм) при легировании более высокой концентрацией (0,05) ГО, благодаря образованию наностержней.

Введение

Вода - самый важный компонент для выживания живых существ. Крупномасштабная индустриализация и усиление глобального потепления с течением времени приводит к быстрому снижению уровня чистой воды. Поверхность Земли покрыта 71% воды, из которых реки, озера и пресные грунтовые воды составляют лишь 0,03% от общего объема воды, которая считается полезной для питья [1, 2]. 2,5% воды пригодно для употребления, а остальные 97,5% - это соленая вода; поэтому пресной воды не хватает по сравнению с высокими требованиями. Приблизительно 750 миллионов человек на Земле сталкиваются с нехваткой чистой воды, а растущее количество микрозагрязнителей в воде стало опасным для экосистемы. Мир сталкивается с катастрофическими последствиями, вызванными загрязнением окружающей среды и воды. Промышленность является основным источником загрязнения воды из-за сбрасываемых сточных вод, содержащих вредные и потенциально токсичные соединения. В различных отраслях промышленности, таких как текстильная, бумажная и пищевая промышленность, используются ароматические соединения, которые могут легко растворяться в воде, вызывая загрязнение воды и опасность для здоровья [3]. Быстрая индустриализация и урбанизация вызвали значительное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, которые постоянно присутствуют в окружающей среде. Неблагоприятное воздействие тяжелых металлов в окружающей среде представляет серьезную опасность для живых существ [4]. По данным ВОЗ, максимально допустимым пределом содержания металлов в воде являются, например, железо (0,1 мг / л), кальций (75 мг / л), магний (50 мг / л), медь (1 мг / л) и свинец ( 0,05 мг / л). По данным USEPA, профиль токсичности тяжелых металлов включает свинец (повреждение / смертельный исход для мозга), кадмий (повреждение почек) и хром (проблемы с дыхательными путями) [5]. Токсичные красители ставят под угрозу жизнь водных организмов, блокируя солнечный свет, необходимый для роста живых организмов. Водные виды потребляют эти ядовитые красители, в то время как эти виды, в свою очередь, потребляются людьми, нанося вред своему здоровью [6].

Были предложены различные традиционные подходы для извлечения красителей из сточных вод, включая испарение [7], экстракцию растворителем [8], коагуляцию [9], ионный обмен [10], мембранное разделение [11], физические, химические и биологические методы [12]. ]. Основная проблема заключается в том, что эти традиционные методы лечения дороги, когда достигают больших масштабов. В связи с этим исследователи разработали различные адсорбенты, такие как цеолит, активированный уголь, углеродные нанотрубки, полимеры и графеновые материалы. Адсорбционный метод широко используется при очистке сточных вод для разложения реактивных красителей [13,14,15,16,17]. Для удаления красителей предлагается надлежащая обработка красителями, такая как адсорбция и каталитическое разложение, для улучшения качества жизни. Адсорбция является рентабельной, но извлечение катализатора по-прежнему является проблемой, из-за которой могут образовываться опасные материалы. Каталитическое разложение требует незначительных затрат; однако он относительно прост и имеет то преимущество, что его можно использовать повторно [18]. Многочисленные оксидные полупроводники (TiO 2 , ZnO, MgO, Fe 2 О 3 и WO 3 ) широко известны как катализаторы разложения органических красителей из-за их высокой химической стабильности, отсутствия токсичных веществ, высокой активности и экономичности.

Среди них нетоксичный и экономичный MgO показал свою эффективность в областях адсорбции, катализа загрязненной воды, сверхпроводящих продуктов и антибактериальных материалов [19,20,21]. За последние несколько лет были успешно созданы различные наноструктуры MgO, содержащие наночастицы, наноцветки и нанолисты [22]. В последнее время большой интерес вызывают MgO с большой шириной запрещенной зоны 7,8 эВ благодаря уникальным свойствам:оптическим, электронным и магнитным [23]. Широко признано, что точечные дефекты в кристаллах, такие как кислородные вакансии [ V о (т.е. F + -тип центр, F + center, или F c )] может изменить эффективность материала в твердых телах MgO без покрытия [24]. Кроме того, MgO имеет более низкую плотность по сравнению с другими оксидами металлов, включая оксид меди, оксид цинка и оксид железа [25]. MgO - оксид щелочноземельного металла с высоким pH нулевого заряда [26], площадью поверхности ∼250–300 м 2 / г [27], а дзета-потенциал около - 29,89 мВ [28]. Исследования показали, что и размер частиц, и удельная площадь поверхности являются решающими факторами, влияющими на эффективность адсорбции. Следовательно, поверхностные свойства получаемых продуктов в значительной степени зависят от температуры прокаливания во время синтеза [29,30,31,32,33]. Нетоксичный MgO имеет более широкое применение в качестве антибактериального средства для облегчения изжоги и регенерации костей по сравнению с другими соединениями Mg, что подтверждено Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (21CFR184.1431) [34,35,36].

В последнее десятилетие толстый лист оксида графена (GO) на основе углерода широко изучался для различных приложений [37]. Двумерные наноматериалы GO демонстрируют огромную подвижность электронов, сильную химическую стабильность, большую площадь поверхности и высокую теплопроводность [38, 39]. Химическим производным графена является ОГ с площадью поверхности около 736,6 м 2 / г (теоретическое) [40] и значение дзета-потенциала - 113,77 мВ [41], содержащее эпоксидные, карбоксильные и гидроксильные группы. Эти функциональные группы приводят к отрицательному заряду, гидрофильности и легко образуют дисперсию ГО в водном растворе для создания стабильной суспензии [42, 43].

Кроме того, в нескольких исследованиях изучалась деградация текстильных красителей для MgO, где MgO был получен путем термического разложения и использован для разложения метиленового синего. 90% этого красителя разложилось через 180 мин [44]. Кроме того, MgO был приготовлен золь-гель методом с размером частиц 15-25 нм для удаления 98,3% красителя из сточных вод через 300 мин [45]. Целью данного исследования является проверка влияния допанта GO на MgO, для которого различные вес. Соотношения (0, 0,01, 0,03 и 0,05) GO легировали в MgO методом химического осаждения. Изучено влияние допанта GO на различные характеристики MgO, такие как структурный, морфологический и химический состав в катализе и антибактериальное действие. С другой стороны, мотивация использования этих нанокомпозитов заключается в изучении значительного использования плазмонных наноматериалов для усиления антимикробной, а также каталитической активности оксидов металлов.

Экспериментальный раздел

Материалы

Хлорид магния (MgCl 2 · 6H 2 O, 99%), нитрат натрия (NaNO 3 , 98%) и гидроксид натрия (NaOH, 98%) были закуплены у Sigma Aldrich. Графитовый порошок (99,5%), серная кислота (H 2 SO 4 ) и перманганат калия (KMnO 4 , 99,5%) были закуплены у Аналара.

Синтез оксида магния и оксида графена

Следуя стратегии влажного химического соосаждения, был получен MgO, легированный GO. При приготовлении ГО использовали модифицированный метод Хаммера [46]. Чтобы приготовить MgO, желаемое количество MgCl 2 · 6H 2 O (0,5 M) перемешивали с 50 мл деионизированной воды (деионизированная вода) на горячей плите. PH перемешиваемого раствора поддерживали на уровне 12, используя NaOH (0,1 М), который перемешивали в течение 4 часов при 80 ° C. Перемешанный раствор затем центрифугировали при 3500 об / мин в течение 15 мин; супернатант собирали и сушили при 120 ° C в течение 24 ч в печи. Собранный порошок измельчали ​​с использованием ступки и пестика для получения тонкодисперсных порошков нелегированного и легированного ГО (0,01, 0,03 и 0,05) MgO. Принципиальная схема получения MgO, легированного GO, показана на рис. 1.

Принципиальная схема синтеза наноструктур MgO, легированных GO

Катализ

Каталитическая активность наноструктур MgO, легированных GO, была протестирована на 3 мл MBCF (ципрофлоксацин метилового синего), смешанных в 400 мкл свежеприготовленного NaBH 4 (Восстановитель). NaOH и H 2 SO 4 (400 мкл) добавляли для получения основного и кислого раствора соответственно. После этого 400 мкл легированного MgO добавляли в раствор восстановителя на основе. Позже синий цвет приготовленного красителя (MBCF) начал бледнеть, указывая на разложение красителя MBCF в Leuco-MBCF (бесцветный). Образцы, полученные из слабого раствора через различные промежутки времени, были захвачены спектрофотометром UV – Vis в диапазоне 200–800 нм, как показано на рис. 2.

Схематическое изображение каталитической активности при разложении красителя

Выделение и идентификация S. золотистый и Э. coli

Образцы овечьего молока с положительным результатом на мастит были взяты из многих ветеринарных клиник и ферм в Пенджабе и культивированы на агаре с овечьей кровью (SBA) 5%. На ночь при 37 ° C культуральные образцы инкубировали. Разделенные бактериальные изоляты очищали штриховкой на MacConkey и агаре с маннитовой солью (MA и MSA) в триплетах, поддерживая ~ pH 7, соответственно. Валидация стандартных колоний проводилась с помощью окрашивания по Граму и биохимического анализа (т. Е. Тестов на каталазу и коагулазу).

Антибактериальная активность

Антибактериальное поведение синтезированного материала оценивали с помощью диффузионного анализа лунок с мазком 0,5 McFarland изолированного E. coli и С. золотистый бактериальные штаммы на МА и МСА соответственно. Стерильный пробоотборник использовали для формирования лунок диаметром 6 мм на планшетах MA и MSA, и различные концентрации чистого и легированного MgO (0,5 и 1,0 мг / 0,5 мл) загружали в каждую лунку как минимальную и максимальную дозу для сравнения. с ципрофлоксацином (0,005 мг / 0,5 мл) и деионизированной водой (0,55 мл) в качестве положительного и отрицательного контроля, соответственно, в асептических условиях. После инкубации в течение ночи при 37 ° C антимикробная эффективность была достигнута путем расчета зон ингибирования в миллиметрах (мм) с помощью штангенциркуля Вернье.

Статистический анализ

Односторонний анализ вариации (ANOVA) с помощью SPSS 20 был использован для оценки противомикробной эффективности в показателях зоны ингибирования (мм).

Характеристики материалов

Чтобы идентифицировать кристаллическую структуру и фазы в приготовленных продуктах, образцы оценивали с помощью рентгеновского дифрактометра (модель:PAN Analytical Xpert – PRO) с использованием излучения Cu-Kα ( λ =1,540 Å) и 2 θ значения от 10 ° до 85 °. Изучение присоединенных функциональных групп проводилось с помощью FTIR (спектрометра Perkin Elmer), используемого в диапазоне 4000–400 см -1 . диапазон. Спектры поглощения регистрировали на спектрофотометре UV – Vis (Genesys 10S) в диапазоне 200–700 нм, а с помощью спектрофлуориметра (JASCO, FP-8300) выполняли спектроскопию фотолюминесценции (PL). Рамановские спектры измеряются с помощью рамановского микроскопа DXR (Thermo Scientific) с использованием лазера на λ =532 нм (6 мВ). Элементный состав был определен с помощью SEM-EDS с использованием программного обеспечения INCA EDS, тогда как d-интервал был визуализирован с помощью просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения (модель HR-TEM JEOL JEM 2100F).

Результаты и обсуждение

XRD MgO и MgO, легированного GO, был проведен для определения кристаллической структуры, размера и фазового состава на рис. 3a. Наблюдаемые пики при 2 θ ° =37 °, 43,10 °, 62,5 °, 74,7 ° и 78,8 ° соответствовали плоскостям (111), (200), (220), (311) и (222), подтверждая, что MgO имеет кубическую структуру, совпадающую с (JCPDS 75-1525) [47]. После легирования дифракционные пики были идентичны, указывая на небольшое содержание использованного легирующего GO, которое не было обнаружено. Средний размер кристаллитов был рассчитан по дифракционным пикам с использованием уравнения Дебая – Шеррера, который составил 13,28 нм. Рассчитанный d-интервал (0,21 нм) был отнесен к плоскости решетки (200) кубического MgO. Электронограммы на отдельных участках (SAED) образцов указали на кристаллическую природу MgO (рис. 3b – d). Яркое пятно концентрических колец хорошо соотносится с плоскостями XRD MgO [48].

а Рентгенограмма MgO, легированного GO, a ' Справочный код MgO, b Шаблон SAED (0:1), c GO (0,01:1, d (0,05:1), e ИК-Фурье спектры

Чтобы исследовать присоединенные функциональные группы легированного MgO, FTIR работал при волновом числе от 4000 до 400 см -1 диапазон, как показано на рис. 3e. Пик пропускания около 3699 см −1 в легированном MgO было приписано характерному валентному колебанию гидроксильных групп (спирта), полученному в результате реакции между поверхностью MgO и парами воды на воздухе [3]. Наблюдалось снижение пиковой интенсивности при введении GO, что связано с легирующими пластинами, обернутыми вокруг MgO. Полоса найдена на 1450 см −1 был связан с асимметричными валентными колебаниями карбонат-ионов (C – O), а соответствующие пики изгибных колебаний наблюдались при ~ 865 и ~ 867 см −1 [48]. Однако уменьшение интенсивности указанных полос наблюдалось для образца MgO, легированного GO [20]. Обнаружена полоса около 443 см −1 показывающий присутствие Mg-O, характеризующееся растягивающими колебаниями [49].

Спектры поглощения легированного и не содержащего примесей MgO были получены в диапазоне от 220 до 700 нм (рис. 4а). Полоса поглощения MgO, обнаруженная при ~ 250 и ~ 320 нм, может быть отнесена к кислородным вакансиям (F и F 2 2+ ) центров соответственно. При возбуждении λ =250 нм, участвует процесс фотоионизации F-центра по уравнению F + hυ ↔ F + + e [23]. Пик поглощения GO был обнаружен около 230 нм, что можно отнести к π - π * переходы C =C в системе аморфный углерод [50], при допировании поглощение увеличивается, сопровождаемое красным смещением. Ширина запрещенной зоны несколько уменьшалась (5,0–4,8 эВ) с увеличением количества GO в фиксированном количестве MgO, как показано на рис. 4b. Это красное смещение предполагает морфологические эффекты на кристаллах, имеющих множество активных центров, или может быть эффектом квантового ограничения [51].

а Спектры поглощения различных образцов MgO, легированного GO, Увеличенные спектры поглощения GO-MgO, b Заговор Тауц, c Спектры ФЛ и d Рамановские спектры наноструктур GO-MgO

На рисунке 4c показаны спектры излучения ФЛ легированного MgO, измеренные в диапазоне от 377 до 500 нм с возбуждающим λ 350 нм. Для определения эффективности рекомбинации носителей заряда (миграции) и эффективности захвата использовалась ФЛ. Пик излучения ФЛ при 414 нм является результатом перехода полосы дефектов из-за энергетических уровней, создаваемых различными анионными вакансиями типа F (вакансия иона кислорода) [52]. ФЛ-излучение GO обычно связывают с рекомбинацией электронов и дырок из соседних ограниченных электронных состояний в широкодиапазонную валентную зону (VB) и дно зоны проводимости (CB). В атомной структуре излучение в основном генерируется электронными переходами между областью неокисленного углерода (–C =C–) и краем области окисленного атома углерода (C – O, C =O и O =C – OH) [53]. Пики GO-MgO демонстрируют голубое смещение и низкую интенсивность, что указывает на снижение скорости рекомбинации, которая может быть связана с переносом электрона с более высокого энергетического уровня в новые генерируемые состояния.

Структура поверхности и беспорядок изготовленных образцов были проанализированы с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света, как показано на рис. 4d. Спектр комбинационного рассеяния контрольного образца не показал характерного пика в области 100–1600 см -1 . области, что свидетельствует о низкой интенсивности рассеяния MgO на фононах [54, 55]. В случае легированных образцов полосы расположены около 1338 см −1 (Полоса D) и 1598 см −1 (Полоса G) подтвердили присутствие в образце ОГ [56]. D-диапазон назначен дефекту в sp 3 атомы углерода (C) и G-полоса возникает из E 2g рассеяние фононов (рассеяние 1-го порядка) sp 2 Атомы C. Увеличение интенсивности пиков D и G достигается при увеличении концентрации легирования. Кроме того, коэффициент интенсивности ( I D / Я G ) полосы D и G указали на степень разрушения sp 2 C доменов [46].

Чтобы подтвердить кристаллическую структуру и морфологию легированного MgO, использовали ПЭМ-ВР (рис. 5). На изображении HRTEM (5a) образца без примеси присутствует агломерированная наноструктура в форме шестиугольника. С введением GO, шестиугольная морфология наноструктуры слилась с нанолистами GO, и наблюдалось образование стержневой структуры в присутствии шестиугольников. Агрегация увеличивалась с увеличением количества примеси в MgO, где были обнаружены стержни и шестиугольная морфология наноструктур. Примечательно, что диаметр шестиугольной наноструктуры уменьшался с увеличением концентрации GO, что подтверждает взаимодействие между MgO и GO.

а - г Изображения HR-TEM различных концентраций легированного GO MgO (0, 0,01, 0,03 и 0,05) соответственно

Расстояние между слоями d было измерено с помощью изображений HR-TEM с использованием программного обеспечения Gatan, как показано на рис. 6a – d. Значения d-расстояния для различных концентраций (0:1, 0,01:1, 0,03:1 и 0,05:1) легированного GO MgO были рассчитаны как 0,250, 0,240, 0,20 и 0,24 нм, соответственно, отнесенные к плоскости (200). MgO (рис. 6a – d) синхронизировано с результатами XRD. Более того, изменение значений d-расстояния связано с легированием GO в решетках MgO.

d-интервал, рассчитанный с использованием изображений HR-TEM GO-MgO ( a - г ) с содержанием ГО (0, 0,01, 0,03, 0,05)

Анализ SEM – EDS раскрыл подробную информацию об элементном составе поверхности образца. EDS-спектры MgO и различных соотношений (0,01:1, 0,03:1 и 0,05:1) GO к MgO представлены на рис. 7a – d соответственно. Присутствие магния (Mg) и кислорода (O), обнаруженное на рис. 7a, является подтверждением образования MgO. Пик углерода (C) был приписан нанолистам GO, в то время как пик элементарного Na в образцах наблюдался из-за использования NaOH в процессе синтеза для поддержания pH.

SEM – EDS анализ MgO, легированного GO ( a - г ) с содержанием ГО (0, 0,01, 0,03 и 0,05) соответственно

Для проверки каталитической активности MgO, легированного GO, использовали спектры поглощения в УФ-видимой области, полученные при деградации эталонного образца (MBCF). Уменьшение емкости NaBH 4 с MBCF не претерпел значительных изменений через 200 мин, как показано на рис. 8a – d. В нейтральных условиях раствор MBCF (3 мл) добавлен в 400 мкл NaBH 4 . и образцы объемом 3 мл в течение 180–160 мин показали ограниченное восстановление (4,8% деградации) для нелегированных и легированных образцов. Более того, основная активность для образцов (0:1, 0,01:1, 0,03:1, 0,05:1) приводила к деградации 11, 3,5, 12, 26% за 3 мин, соответственно (рис. 8a – d). Наивысшая каталитическая функция была получена в кислотном растворе с более высокой концентрацией (0,05) ГО в наноструктурах MgO, показывающих разложение 45% за 1 мин, как показано на рис. 8d.

а - г Катализ пустого MBCF и MgO, легированного GO, в среде с различными красителями [нейтральная (N), основная (B) и кислая (A)] соответственно

Во время катализа восстановление MBCF в присутствии NaBH 4 , синтезированные материалы действуют как электронное реле, так что перенос электрона от BH 4 - ионы (донор) MBCF (акцептор) приводят к восстановлению красителя [57]. Обильные активные центры наноструктур увеличивают адсорбцию BH 4 - ионы и молекулы красителя вступают в реакцию друг с другом. PH раствора также влияет на скорость разложения. Для кислой среды (H 2 SO 4 ), каталитическая активность повышена, что объясняется повышенным образованием H + ионы предлагались для адсорбции на поверхности наноструктуры. При добавлении NaOH в качестве основной среды количество гидроксильных групп увеличивается, что приводит к окислению восстановленных продуктов и снижению каталитической активности. Результаты показали, что разложение красителя наноструктурами в кислой среде было намного выше по сравнению с основными условиями.

Антибактериальную эффективность чистого и легированного ГО MgO in vitro оценивали в отношении изолятов G-ve и + ve с помощью анализа диффузии лунок (таблица 1). Результаты демонстрируют улучшенное микробицидное действие и синергизм GO-MgO для E. coli по сравнению с С. золотистый , см. Таблицу 1. Значимые ( p <0,05) зоны ингибирования были зарегистрированы как (1,55–4,75 мм) и (2,10–4,85 мм) для E. coli при минимальной и максимальной дозе соответственно и (1,30–4,00 мм) для S. золотистый в высокой дозе. Все концентрации показали нулевую антибактериальную эффективность для S. золотистый в низкой дозе. Сравнение результатов продолжалось с −ve контрольной DI воды (0 мм) и + ve контрольным ципрофлоксацином (7,15 мм) и (11,25 мм) зонами ингибирования для E. coli и С. золотистый соответственно.

В целом, легированные наноструктуры показали нулевую бактерицидную активность в отношении G + ve в низких дозах, в то время как эффективность в отношении G-ve была значительной ( p <0,05) относительно G + ve в легированном содержимом.

Окислительный стресс инженерных наноструктур зависит от различных факторов, таких как форма, размер и концентрация наночастиц, которые играют важную роль в антибактериальном действии [58]. Небольшие наноразмерные материалы эффективно производят активные формы кислорода (АФК), вызывая повреждение клеточной мембраны бактерий и экструзию цитоплазмы, в результате чего бактерии разрываются, см. Рис. 9 [59]. Во-вторых, значительная катионная интерференция наноматериала с негативными фрагментами мембраны бактериальной клетки приводит к коллапсу. Антибактериальная активность наночастиц MgO повышена против E. coli, что было связано с образованием большого количества O 2 - и может быть перекисное окисление липидов и АФК [60]. В образце допанта антибактериальная активность увеличивалась из-за увеличения концентрации ГО.

Предлагаемый механизм бактерицидной активности GO-MgO наноструктур

Примеры Контрольная ширина запрещенной зоны образца (эВ) Уменьшение ширины запрещенной зоны (эВ) Ссылки
ZnO с допингом GO 3,6 2,9 [61]
ГО с добавлением серебра 4.10 3,50 [2]
ZnO с допингом GO 3.10 2,98 [62]
MgO, допированный GO 5.0 4,8 Настоящее исследование

Заключение

В настоящей работе наноструктуры MgO, легированные GO, были успешно синтезированы методом химического осаждения. Кубическая структура MgO наблюдалась с помощью метода XRD и подтверждена с помощью HRTEM. Молекулярная связь Mg-O с различными функциональными группами и характеристические пики пропускания MgO около 443 см -1 в области отпечатка пальца регистрировали с помощью FTIR. Поглощение увеличивалось при легировании, которое приводило к красному смещению при более высоких концентрациях GO. Расчетная ширина запрещенной зоны с использованием графика Tauc из спектров поглощения легированного MgO, который составляет 4,8 эВ (высокая концентрация) по сравнению с MgO (5,0 эВ), приписывается красному смещению поглощения при легировании. Кубическая и шестиугольная морфология наноструктур наблюдалась в MgO, а рост стержневидных структур наблюдался при легировании с уменьшением диаметра шестиугольников в HR-TEM. Кроме того, среднее расстояние d (0,23 нм), полученное при HRTEM с программным обеспечением Gatan, хорошо согласуется с XRD. Анализ EDS выявил элементный состав, который подтвердил наличие Mg, O с легированием GO. С введением ГО интенсивность ФЛ снизилась с 414 нм, что сопровождалось сдвигом в синий цвет, свидетельствующим о низкой скорости рекомбинации экситонов. Наличие полос D и G (на 1338, 1598 см −1 соответственно), связанный с sp 3 и sp 2 Атом C проверяли с помощью комбинационного рассеяния света. Была оценена каталитическая активность, и самая высокая степень разложения красителя около 45% была достигнута в кислых условиях с помощью 0,05 GO-MgO. Кроме того, экспериментальные результаты показали повышенную бактерицидную эффективность GO-MgO против G-ve ( E. coli ) относительно G + ve ( S. aureus ). Кроме того, синергизм GO-MgO показал повышенную бактерицидную эффективность против G-ve ( E. coli ) по сравнению с G + ve ( S. aureus ). В этом исследовании изучались свойства нанокомпозитов MgO, зависящие от присадок, которые можно использовать для очистки промышленных загрязненных вод и в антимикробных применениях для восстановления окружающей среды.

Доступность данных и материалов

Все данные полностью доступны без ограничений.

Сокращения

EDS:

Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия

FTIR:

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье

FESEM:

Автоэмиссионная сканирующая электронная микроскопия

G + ve:

Грамположительные

G –ve:

Грамотрицательный

GO:

Графен

HR-TEM:

Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения

JCPDS:

Объединенный комитет по стандартам порошковой дифракции

MgO:

Оксид магния

UV – Vis:

Ультрафиолетовая – видимая спектроскопия

XRD:

Рентгеновская дифракция


Наноматериалы

  1. Графен в динамиках и наушниках
  2. Композиты с квантовыми точками на S, N-графене / TiO2 для эффективного фотокаталитического производства водород…
  3. Графен и полимерные композиты для суперконденсаторов:обзор
  4. Замещающее легирование для алюмосиликатного минерала и превосходное расщепление воды
  5. Иерархическая гетероструктура полых сфер ZnO @ TiO2 для высокоэффективного фотокаталитического выделения водор…
  6. CdS-модифицированный наночастицами α-Fe2O3 / TiO2 матричный фотоанод с наностержнями для эффективного фотоэлектро…
  7. Эффективный и действенный дизайн нанопроволок InP для максимального сбора солнечной энергии
  8. Оценка структур графен / WO3 и графен / CeO x как электродов для применения в суперконденсаторах
  9. Графен / полианилиновый аэрогель со сверхэластичностью и высокой емкостью в качестве высокостойкого к сжати…
  10. Нанокристалл Sb2O3, легированный S:эффективный катализатор в видимом свете для разложения органических веществ